Montagem de Circuito Flexível: Refletindo sobre a Colocação de Componentes

Como você pode imaginar, circuitos flexíveis são ideais para aplicações que requerem uma PCB para ser fina, pequena e leve. Devido à natureza fina e leve dos materiais, eles também apresentam desafios para fabricação e montagem. O blog de hoje vai dar uma olhada de alto nível em alguns desses desafios e focar na seleção e colocação de componentes e como isso pode fazer ou desfazer o circuito flexível em aplicação.

Colocação em PCBs Flexíveis

Os designers de PCB devem considerar cuidadosamente a colocação de componentes ao projetar circuitos flexíveis, pois a flexibilidade do substrato introduz desafios únicos durante tanto a fabricação quanto a montagem. Colocação e orientação erradas dos componentes em relação às regiões de dobra criam um desafio de confiabilidade, tanto no caso de flex estático quanto dinâmico.

Aqui estão considerações e riscos chave a ter em mente:

Tipo e Tamanho do Componente

• Escolha componentes que são adequados para circuitos flexíveis, considerando seu tamanho, peso e robustez mecânica. Componentes grandes ou pesados como grandes processadores ou componentes de eletrônica de potência (indutores, transformadores, etc.) introduzirão estresse adicional durante a flexão. (Entraremos nisso com mais detalhes abaixo)

Localização da Junta de Solda

• Regiões flexíveis não devem ser localizadas perto de juntas de solda para evitar excesso de estresse e rachaduras durante a dobra. Juntas de solda inflexíveis podem fraturar quando o circuito se dobra, levando a falhas elétricas.

Roteamento de Trilhas Flexíveis

• Roteie trilhas em regiões de dobra com curvas suaves e mantenha curvas acentuadas longe das regiões de dobra. Curvas acentuadas podem se romper mais facilmente do que trilhas curvas durante a flexão.

Reforços e Suportes

• Integre reforços estrategicamente para fornecer suporte adicional em áreas propensas a estresse mecânico. Exemplos incluem regiões com componentes grandes, conectores mezanino e conectores de placa para placa.

SMT ou Através de Furo

• Componentes SMT são mais comumente usados em PCBs flexíveis, mas às vezes componentes através de furo são usados. Componentes através de furo podem não ter área de pad de cobre suficiente para formar ligações fortes e, portanto, devem ser colocados em regiões com reforços.

Prototipagem e Testes

• Prototipe circuitos flexíveis para validar a colocação de componentes, flexão, confiabilidade térmica e confiabilidade mecânica. Certifique-se de qualificar o design flexível em uma aplicação MCAD, ou mesmo em uma simulação de estresse dinâmico. Falhar em analisar o estresse dinâmico pode resultar em falhas inesperadas durante ou após a montagem.

Ao abordar essas considerações, os designers de PCB podem mitigar os riscos associados à fabricação de circuitos flexíveis e garantir que os componentes projetados possam suportar os desafios únicos impostos pela flexibilidade dos materiais do circuito.

Tamanho

• Miniaturização: Opte por componentes de menor tamanho, quando possível, pois eles distribuem menos massa e reduzem o risco de introduzir pontos de estresse durante a flexão.

• Tamanho do Pacote: Escolha componentes com tamanhos de pacote compactos para minimizar o impacto na flexibilidade geral do circuito.

Peso

• Materiais Leves: Dê prioridade a materiais leves para componentes, especialmente para aplicações onde o peso é um fator crítico. Componentes pesados podem aumentar o estresse geral no circuito flexível durante a flexão.

• Componentes de Baixo Perfil: Selecione componentes com perfis baixos para minimizar a massa e a altura, reduzindo o potencial para estresse mecânico.

Robustez Mecânica

• Designs Flexíveis: Projete com robustez mecânica em mente, garantindo que o produto final possa suportar os estresses mecânicos associados à flexão sem quebrar ou deformar.

• Reforço: Considere reforçar áreas ao redor de componentes que são propensos a estresse mecânico, seja através de camadas adicionais de substrato ou reforços estrategicamente colocados.

Componentes grandes ou pesados podem introduzir estresse adicional durante a flexão, levando a problemas de confiabilidade.

Concentração de Estresse

• Estresse Mecânico: Componentes grandes ou pesados podem criar pontos de concentração de estresse durante a flexão, potencialmente levando a rachaduras em juntas de solda, trilhas ou no substrato flexível. O aumento do estresse mecânico pode resultar em problemas de confiabilidade a longo prazo, incluindo falha por fadiga ou delaminação do circuito flexível.

Impacto na Flexibilidade

• Flexibilidade Reduzida: Componentes pesados podem limitar a flexibilidade geral do circuito, tornando mais desafiador para o circuito se conformar ao formato desejado ou ao raio de curvatura. A flexibilidade restrita pode impactar o desempenho do circuito flexível, especialmente em aplicações onde a flexão repetida é uma exigência.

Desafios de Montagem

• Enfrentando Dificuldades: Componentes grandes ou pesados podem apresentar desafios durante o processo de montagem, exigindo manuseio cuidadoso e equipamentos especializados. O peso dos componentes pode afetar a qualidade das soldas, podendo levar a problemas como rachaduras nas juntas de solda ou desalinhamento.

Compatibilidade de Materiais

• Tensão no Material: Componentes pesados podem causar tensão no material do substrato flexível, afetando suas propriedades mecânicas ao longo do tempo. A tensão contínua pode contribuir para a fadiga do material, reduzindo a vida útil e a confiabilidade do circuito flexível.

Iterações de Design

• Prototipagem: Para mitigar riscos a longo prazo, conduza a prototipagem com foco na avaliação do desempenho de componentes grandes ou pesados durante a flexão.

Ao considerar cuidadosamente o tipo, tamanho e características mecânicas dos componentes, os projetistas de PCB podem otimizar os designs de circuitos flexíveis para garantir confiabilidade e desempenho, particularmente em aplicações onde a flexibilidade é crítica. Como sempre, colaborar com os fabricantes durante a fase de design pode ajudar a identificar e resolver possíveis problemas associados à colocação de componentes em circuitos flexíveis.