As placas de circuito impresso flexíveis (FPCs) utilizam substratos flexíveis, como a poliimida, para suportar dobras, flexões ou torções, tornando-as amplamente aplicáveis para integração de alta densidade e cenários de flexão dinâmica. As principais características incluem:
- Leve e fino: Redução de 60% no peso e no espaço em comparação com placas de circuito impresso rígidas.
- Capacidade de flexão dinâmica: Suporta até 500 milhões de curvas repetidas (ângulo completo de 360°).
- Adaptabilidade ambiental: Resistente a temperaturas elevadas (até 400°C), às vibrações e à corrosão química.
Comparação entre tipos de PCB flexíveis
Parâmetros técnicos principais
1. Cálculo do raio de curvatura
Fórmula: Raio de curvatura mínimo = (espessura da placa × coeficiente de flexibilidade) / 2
- Valor típico: Uma placa com 0,4 mm de espessura pode efetuar uma curvatura de 90°.
- Diretrizes de segurança: Raio de curvatura recomendado ≤1mm; as curvas de 180° requerem uma conceção especial.
2. Composição do material
- Substrato: Principalmente poliimida (PI), excelente resistência a altas temperaturas.
- Condutor: Cobre laminado recozido (flexão dinâmica) vs. Cobre eletrodepositado (aplicações estáticas).
- Materiais adesivos: Laminados de sistema de resina acrílica/epóxi.
Diretrizes para o projeto de reforços
Posicionamento funcional:
┌──────────────────────────────┐
│ Suporte mecânico │ Evita a deformação da área do conetor │
├──────────────────────────────┤
Dispersão de tensão │ Reduz a tensão mecânica nas juntas de solda │
├──────────────────────────────┤
│ Posicionamento de montagem │ Proporciona uma interface de montagem rígida │
└──────────────────────────────┘
Materiais comuns: FR4 (0,2-0,5mm), aço inoxidável (aplicações de alta frequência).
Diretrizes de design (lista de verificação estruturada)
Layout de traço
- Evite traços em ângulo reto (use transições curvas).
- Espalhe as posições dos traços nas camadas superior e inferior para placas de dupla face.
- Adicione almofadas em forma de lágrima às áreas críticas para reforço.
Manuseamento da área de curvatura
- Use preenchimentos hachurados em vez de preenchimentos sólidos em cobre.
- Proibir vias/pads em áreas curvas.
- A abertura da sobreposição deve ser 10% maior do que a camada condutora.
Considerações sobre a fabricação
- Deve ser reservada uma margem de 5 mm para a borda durante a montagem do painel.
- Especificar a tolerância de espessura de ±0,1mm para conectores ZIF.
- Adicione marcas de alinhamento ótico.
Análise das vantagens e limitações
Áreas de vantagem:
- Capacidade de encaminhamento tridimensional (poupa espaço no 40%).
- Resistência à fadiga mecânica (vida útil 3x mais longa em cenários de vibração).
- Estabilidade a altas temperaturas (valor Tg >200°C).
Limitações da aplicação:
- ⚠️ O custo é 30-50% superior ao dos PCB rígidos.
- ⚠️ Difícil de reparar (requer equipamento especializado).
- ⚠️ Sensível aos riscos (requer embalagem sem enxofre).
Distribuição de aplicações industriais
Cenários típicos:
- Smartwatches: Ligações de ecrã dobrável de 360°.
- Sistemas ADAS: Circuitos sensores resistentes à vibração.
- Endoscópios: Transmissão de sinais biológicos de alta densidade.
Notas especiais sobre o processo de fabricação
- Seleção de folha de cobre:
- Aplicações dinâmicas: Cobre laminado recozido (RA) para melhor ductilidade.
- Aplicações estáticas: Cobre eletrodepositado (ED) para menor custo.
- Acabamento da superfície:
- ENIG: Melhor fiabilidade da junta de solda.
- OSP: Adequado para ciclos de armazenamento curtos.
- Revestimento em ouro duro: dedicado para conectores ZIF.
- Teste de flexão: Verificado de acordo com a norma IPC-6013.
- Teste de stress térmico: Resistência da solda a 288°C.
- Controlo da impedância: Requisito de tolerância ±10%.
Por que não são adequados para todos os cenários?
Apesar das vantagens significativas, as soluções rígidas são recomendadas para:
Conselho profissional: Participar em discussões sobre DFM (Design for Manufacturability, ou Design para Fabricação) com fabricantes durante a fase de design conceitual pode reduzir os riscos de desenvolvimento em mais de 30% e otimizar os custos de fabricação. A aplicação bem-sucedida de PCBs flexíveis depende da coordenação precisa da seleção de materiais, do design mecânico e dos processos de fabricação.