Quando Você Deve Usar Cabos de Circuito Impresso Flexíveis?

Uma pergunta comum quando se trata de design de PCB é "Quando devo usar um circuito flexível?" Essa questão pode vir de alguém que usa uma solução de fios e cabos ou alguém que usa materiais de PCB rígidos ou até mesmo alguém completamente novo no design de PCB. Em um blog anterior, passamos pelas vantagens de usar cabos de circuito impresso flexíveis:

• Resolve um problema de embalagem
• Reduzindo espaço e peso necessários
• Redução dos custos de montagem 
• Facilita a flexão dinâmica
• Gestão térmica 
• Melhora a estética do produto 
• Biocompatibilidade
• Aumento da confiabilidade e diminuição da chance de erro por parte do operador 

Embora existam muitas razões para migrar para construções de circuitos flexíveis ou rigid-flex, as duas razões predominantes são resolver um problema de embalagem ou reduzir o espaço e o peso do pacote eletrônico, que muitas vezes estão interligados. Espaço, Peso e Embalagem (SWaP, na sigla em inglês) continuarão sendo uma força motriz no design de cabos de PCB flexíveis. Construções flexíveis e rigid-flex podem eliminar conexões volumosas e pesadas de fios e solda, economizando muitas vezes 60% ou mais em peso e espaço, enquanto reduzem o tamanho geral do pacote. Não é difícil imaginar um circuito flexível, fino e elegante, como um benefício para essa restrição.

Os materiais de cabos de circuitos flexíveis também são projetados para serem dobrados, dobrados e flexionados. Isso permite que um designer posicione componentes eletrônicos e outros elementos funcionais na posição ótima dentro do sistema eletrônico e use o circuito flexível ou a construção rigid-flex para fornecer conexão em 3 eixos, sem peças discretas. É aqui que a imaginação de um designer de PCB se torna crucialmente importante. Flex pode ser fabricado em quase qualquer forma, dobrado e dobrado em cantos, e projetado para mover-se para cima e sobre uma característica no sistema eletrônico, reduzindo peso e espaço.

Uma das minhas atividades favoritas é trabalhar com designers e engenheiros que estão considerando o uso de circuitos flexíveis ou rígido-flexíveis para suas aplicações. Como diz o ditado, uma imagem vale mais que mil palavras, e eu diria que o mesmo conceito pode ser aplicado aos cabos de circuito impresso flexíveis. Como a imaginação do designer impulsiona muitas das aplicações "perfeitas" para flex, amostras de flex frequentemente desencadeiam ideias criativas. "Oh!  Acho que algo assim poderia resolver o problema em que estamos trabalhando!" é uma declaração comum. Além disso, o momento em que você vê os olhos de alguém brilharem com uma ideia, e sabe que algo interessante está prestes a surgir da discussão. Algumas das coisas comuns que estimulam essas ideias são caudas de flex com formatos únicos, se dividindo em diferentes direções, (quem sabia que você poderia fazer isso?) circuitos dobrados em formas tridimensionais, e rígido-flex densamente roteados com caudas reduzindo significativamente o espaço necessário na embalagem.

Achei que seria interessante terminar este blog com diferentes exemplos de aplicações que usaram circuitos flex e rígido-flex para resolver problemas de embalagem e reduzir espaço e peso, na esperança de que eles estimulem alguns pensamentos criativos sobre maneiras que o flex poderia ser usado em uma aplicação futura.

Costumo liderar uma apresentação sobre o design de circuitos flexíveis com a história de uma busca e resgate por parte da polícia, tentando localizar uma pequena garota que havia entrado em um campo de milho alto e denso. As ferramentas que utilizaram naquela noite incluíam o GPS do trator que havia plantado o campo, drones para voar acima dos campos, helicópteros com imagens infravermelhas para uma perspectiva mais ampla, e todos se comunicando via rádios de 800 megahertz ou celulares.  A razão pela qual uso esse exemplo é que TODAS essas ferramentas sendo implantadas contêm flex ou rigid-flex dentro do sistema eletrônico.  É fácil imaginar como o flex foi benéfico para peso, espaço e embalagem nessas aplicações.

Wearables são outra maneira fácil de imaginar uma aplicação para materiais de cabo de circuito flexível. Isso poderia ser algo sendo usado na roupa, usado para rastreamento de fitness ou uma aplicação médica wearable.  Novamente, é fácil entender como um cabo de circuito impresso flexível é perfeito para produtos que vão ser usados no corpo, proporcionando menor peso e a capacidade de absorver movimento de uma maneira que fios e cabos ou placas de cabo rigid-flex não são capazes.

Aplicações portáteis são outro ótimo exemplo. Os smartphones de hoje contêm algumas das construções de cabos rígido-flexíveis mais complexas que já vi, e ainda assim são embalados em algo que todos nós conseguimos facilmente carregar nos nossos bolsos. Isso não seria possível sem materiais leves e flexíveis que ajudam na redução de peso e no empacotamento.

Outra área de aplicação na qual o flex é crítico está na indústria automotiva. Não apenas o peso é o inimigo da economia de combustível, mas os veículos de hoje contêm mais eletrônicos do que nunca vimos, e espera-se que essa tendência continue. Sensores, sistemas de navegação e a conexão de sensores ABS e de airbag são apenas algumas das aplicações de cabos de circuito impresso flexíveis em veículos.

Para responder àquela pergunta original, “Quando devo usar um circuito flexível”, existem respostas óbvias como ao tentar encaixar eletrônicos mais complexos em um pacote menor, quando a capacidade de conectar em 3 dimensões é crítica, e quando o peso é uma preocupação. Esses são todos desafios comuns que um projetista de PCB enfrenta. Meu desafio para você aqui é parar por alguns minutos, engajar sua imaginação e pensar em maneiras que materiais flexíveis poderiam resolver seu próximo desafio de design.

Gostaria de saber mais sobre como a Altium pode ajudá-lo com o seu próximo projeto de PCB? Fale com um especialista na Altium.