Quando Usar uma PCB Rígido-Flexível vs. PCBs Multi-Placas

Existem duas maneiras populares de integrar várias placas rígidas em um sistema completo. Uma é usar várias placas e conectá-las com fios e cabos, e a outra é usar montagens rígido-flexíveis, onde as seções flexíveis funcionam como cabos embutidos entre as placas rígidas. Com as PCBs rígidas sendo o tipo mais comum de PCB, e as capacidades de fabricação e materiais sendo facilmente acessíveis, placas rígidas simples podem ser muito baratas, especialmente quando produzidas em volume. Em alguns produtos, as restrições mecânicas começam a exigir várias placas que então precisam ser conectadas com conectores e cabos, mas em ângulos estranhos que não podem ser alcançados com conectores de placa para placa. Eles também podem exigir um chicote de fios personalizado para fazer as conexões elétricas. Placas rígido-flexíveis são muito convenientes porque consolidam todas essas diferentes partes em uma única montagem. Você poderia, concebivelmente, consolidar um produto com uma dúzia ou mais de números de peças em um único número de peça para sua montagem de PCB. Dessa perspectiva, parece que rígido-flexível é sua melhor opção, mas e quanto aos custos envolvidos na produção dessas montagens em escala? Se você nunca investigou os custos de fabricação para esses tipos de sistemas, tentaremos colocar alguns números nesses pontos para que você possa tomar a melhor decisão para o seu produto.

Comparação dos Principais Custos de PCB Simples

Responder à pergunta acima pode ser bastante difícil porque obter uma comparação de custos precisa depende de muitos fatores. Coisas como materiais da placa, contagem de camadas, tamanhos de recursos, contagem de componentes e número de placas todos desempenham um papel na determinação do custo total para um sistema multi-placa. Além disso, nem todas as placas rígidas são iguais; diferentes placas em diferentes regimes de fabricação terão diferentes fatores determinantes para a maioria dos custos. Esses fatores tornam bastante difícil generalizar uma comparação de custos. Dito isso, ainda podemos delinear os principais fatores de custo para uma montagem rígido-flexível versus várias placas rígidas. Resumi alguns dos maiores fatores de custo na seguinte tabela.

A lista acima contém apenas alguns dos principais fatores que impactam o custo total na montagem que você deseja construir. Muitos dos impulsionadores de custo nessas placas vêm da complexidade do empilhamento de camadas, especialmente quando você começa a olhar para HDI em montagens de PCBs rígidos ou rígido-flexíveis.

Daqui, podemos generalizar um pouco em relação a alguns desses impulsionadores de custo em sistemas de múltiplas placas versus montagens rígido-flexíveis:

• Cabos prontos para uso em sistemas de múltiplas placas custarão menos do que um chicote de fios
• Um chicote de fios personalizado custará menos do que cabos de fita flexível
• Um cabo de fita flexível custará menos do que uma camada flexível integrada em um empilhamento de PCB rígido-flexível
• Um empilhamento de PCB flexível multicamadas aumenta o custo de todas as seções rígidas em uma montagem rígido-flexível
• Montagens de múltiplas placas rígidas oferecem mais oportunidades para redução de custos do que montagens flexíveis
• HDI em rígido-flexível com um núcleo de poliamida sempre custará mais do que HDI em um núcleo rígido

Exemplo de Comparação de Custos

Suponha que temos um sistema envolvendo placas que precisam ser conectadas juntas com fios e cabos. Vamos supor que uma das placas seja uma placa de maior contagem de camadas, enquanto as outras são placas de interface mais simples. Para a construção individual de cada PCB, podemos escrever os custos de NRE e ferramental da seguinte forma.

• Custo de fabricação e montagem de PCB rígida
  • Placa 1: 1800
  • Placa 2: 970
  • Placa 3: 710
  • Placa por 465
  • Conectores e cabos 33
• Custo de fabricação e montagem de PCB rígido-flexível
  • Fabricação da camada flexível: 1690
  • Reduzir todos os custos das placas entre 5 e 25%

Há uma pequena diferença no custo da placa na seção rígida devido à redução de etapas do processo, mas isso é incorporado ao custo da seção flexível. Em uma base líquida, isso aumenta o custo total para o sistema. Também não incluímos pontos importantes como teste elétrico, inspeção conforme um padrão de classe de produto IPC, ou quaisquer outras cobranças de NRE. Como o flex é apenas outro componente personalizado em toda a montagem, isso aumentaria esses custos também. Além disso, a montagem diretamente na região flexível pode acarretar um aumento de custo em comparação a manter tudo nas seções rígidas.

Você Também Pode Usar Cabos Personalizados

Outra variável aqui é a seleção de cabos e conectores. Às vezes, faz mais sentido ter um chicote de fios personalizado em vez de conectores e cabos prontos para uso. Você também pode projetar um chicote de fios personalizado que se conecta com receptáculos de conectores prontos para uso em cada seção da placa. Se você seguir este caminho, então terá que calcular o custo da montagem do chicote de fios para o seu sistema de placas rígidas múltiplas.

Ao produzir em volume, a montagem de um chicote de fios personalizado não será muito mais alta do que o custo de cabos prontos para uso, pois o custo de design é amortizado ao longo do volume de produção. Cabos prontos para uso ou personalizados também custarão menos do que uma camada flexível que liga as seções da sua placa. Se a confiabilidade adicional de uma região flexível vale o custo adicional, então essa é a abordagem que deve ser tomada para o design. Ferramentas de chicote de fios no seu software ECAD podem oferecer uma maneira rápida de criar esses designs de fios e cabos personalizados para uso no seu sistema de placas múltiplas.

Em vez de usar uma ferramenta CAD externa para projetar chicotes de fios, use o conjunto completo de recursos de design de chicotes de fios e PCBs de placas múltiplas em Altium Designer®. Se você decidir que rígido-flexível é o melhor caminho a seguir, os recursos de design rígido-flexível do Altium Designer estabeleceram o padrão para usabilidade e excelência. Quando você terminar seu design e quiser liberar arquivos para o seu fabricante, a plataforma Altium 365™ facilita a colaboração e o compartilhamento de seus projetos.

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