Las placas de circuito impreso flexibles (FPC) utilizan sustratos flexibles como la poliimida para soportar la flexión, el plegado o la torsión, lo que las hace ampliamente aplicables para la integración de alta densidad y escenarios de flexión dinámica. Las características clave incluyen:
- Ligero y delgado: Reducción del 60 % en peso y espacio en comparación con las placas de circuito impreso rígidas.
- Capacidad de flexión dinámica: Resiste hasta 500 millones de flexiones repetidas (ángulocompleto de 360°).
- Adaptabilidad medioambiental: Resistente a altas temperaturas (hasta400 °C),vibraciones y corrosiónquímica.
Comparación de tipos de PCB flexibles
| tipo | Características estructurales | Aplicaciones | Complejidad de la fabricación |
|---|
| Placa de circuito impreso flexible de una cara | Poliamida monocapa + lámina de cobre + recubrimiento | Conectores simples, sensores | ★☆☆☆☆ |
| PCB flexible de doble cara | Capas de cobre de doble cara + interconexiones chapadas a través de orificios | Tableros de instrumentos para automóviles, controles industriales | ★★★☆☆ |
| PCB flexible multicapa | ≥3capasde cobre + interconexiones complejas | Dispositivos médicos, instrumentos aeroespaciales | ★★★★★ |
Parámetros técnicos clave
1. Cálculo del radio de curvatura
Fórmula: Radio mínimo de curvatura = (espesor de la tabla × coeficiente de flexibilidad) /2
- Valor típico: una placa de 0,4 mm de grosor puedealcanzar una curvatura de 90°.
- Directriz de seguridad: Radio de curvatura recomendado≤1 mm; las curvas de 180° requieren undiseño especial.
2. Composición del material
- Sustrato: Principalmente poliimida (PI), excelente resistencia a altas temperaturas.
- Director: Cobre laminado recocido (flexión dinámica) frente a cobre electrodepositado (aplicaciones estáticas).
- Materiales adhesivos: Laminados de sistema de resina acrílica/epoxi.
Directrices para el diseño de refuerzos
Posicionamiento funcional:
┌──────────────────────────────┐
│ Soporte mecánico │ Evita la deformación del área delconector │
├──────────────────────────────┤
│ Dispersión de tensión │ Reduce la tensión mecánica en las juntassoldadas │
├──────────────────────────────┤
│ Posicionamiento de montaje│ Proporciona una interfaz de montajerígida │
└──────────────────────────────┘
Materiales comunes: FR4(0,2-0,5 mm), acero inoxidable (aplicaciones de alta frecuencia).
Directrices de diseño (lista de verificación estructurada)
Diseño de trazado
- Evite las trazas en ángulo recto (utilice transiciones curvas).
- Desplazar las posiciones de trazado en las capas superior e inferior para placas de doble cara.
- Añade almohadillas en forma de lágrima en las zonas críticas para reforzarlas.
Manejo del área de curvatura
- Utilice rellenos rayados en lugar de rellenos sólidos de cobre.
- Prohibir vías/almohadillas en áreas de curvatura.
- La abertura de la capa superpuesta debe ser un 10 % mayor que la capa conductora.
Consideraciones sobre la fabricación
- Se debe reservar un margen de 5 mm para el borde durante el montaje del panel.
- Especifique la toleranciade espesor de ±0,1 mm para los conectores ZIF.
- Añadir marcas de alineación óptica.
Análisis de ventajas y limitaciones
Áreas de ventaja:
- ✅ Capacidad de enrutamiento tridimensional (ahorra un 40 % de espacio).
- ✅ Resistencia a la fatigamecánica (vidaútil tres veces máslarga en situaciones devibración).
- ✅ Estabilidad a altas temperaturas (valor Tg >200°C).
Limitaciones de la aplicación:
- ⚠️El coste es entre un 30 % y un 50 % más elevado queel delas placas de circuitoimpresorígidas.
- ⚠️Difícil de reparar (requiere equipo especializado).
- ⚠️Sensible a los arañazos (requiere embalaje sinazufre).
Distribución de aplicaciones industriales
Escenarios típicos:
- Relojes inteligentes: conexiones de pantalla flexible de 360°.
- Sistemas ADAS: Circuitos sensores resistentes a las vibraciones.
- Endoscopios: transmisión de señales biológicas de alta densidad.
Notas especiales sobre el proceso de fabricación
- Selección de láminas de cobre:
- Aplicaciones dinámicas: Cobre laminado recocido (RA) para una mejor ductilidad.
- Aplicaciones estáticas: Cobre electrodepositado (ED) para reducir costes.
- ENIG: La mejor fiabilidad en las uniones soldadas.
- OSP: Adecuado para ciclos de almacenamiento cortos.
- Chapado en oro duro: específico para conectores ZIF.
- Prueba de flexión: Verificada según la norma IPC-6013.
- Prueba de estrés térmico:resistenciadela soldadura a 288°C.
- Control de impedancia:requisito de tolerancia de±10 %.
¿Por qué no son adecuados para todos los escenarios?
A pesar de sus importantes ventajas, las soluciones rígidas se recomiendan para:
Consejo profesional: Mantener conversaciones sobre DFM (diseño para la fabricabilidad) con los fabricantes durante la fase de diseño conceptual puede reducir los riesgos de desarrollo en más de un 30 % y optimizar los costes de fabricación. La aplicación satisfactoria de PCB flexibles depende de la coordinación precisa entre la selección de materiales, el diseño mecánico y los procesos de fabricación.