PCB flexível de dupla face

Descrição

As placas de circuitos impressos flexíveis de dupla face, abreviadamente designadas por DS-FPC, são placas de circuitos com gráficos condutores colocados em ambos os lados de um substrato isolante. Este tipo de placa de circuito liga os gráficos de ambos os lados através de orifícios metalizados para formar um caminho condutor, satisfazendo assim os requisitos de design de flexibilidade.

Caraterísticas estruturais

As principais caraterísticas das placas de circuito impresso flexíveis de dupla face incluem
Encaminhamento de dupla face: Os gráficos condutores são gravados em ambos os lados do substrato isolante, e os gráficos são ligados para formar um caminho condutor através de orifícios metalizados. Ligar os dois lados do gráfico para formar um caminho condutor
Película protetora de cobertura: utilizada para proteger condutores de uma ou duas faces e indicar a colocação de componentes

Parâmetros das placas de circuito impresso flexíveis de dupla face

Principais vantagens dos circuitos impressos flexíveis de dupla face (FPCs de dupla face)

Com base nos FPCs de uma face, os circuitos flexíveis de dupla face incorporam uma camada condutora adicional, expandindo significativamente a flexibilidade do projeto e a integração funcional. As suas principais vantagens incluem:

1. Conceção de interligações de alta densidade

• Encaminhamento de camada dupla duplica a densidade da cablagem, suportando topologias de circuitos mais complexas

• Tecnologia Microvia permite ligações precisas entre camadas (abertura mínima: 50μm)

• Ideal para integrar CIs de elevada contagem de pinos e componentes de passo fino (<0,3 mm)

2. Maximização da eficiência do espaço

• Encaminhamento empilhado em 3D salva mais de 40% espaço em comparação com os FPCs de uma face

• Instalações dobráveis/rolantes permitir disposições compactas em espaços tridimensionais (por exemplo, dispositivos baseados em dobradiças)

• Substitui várias placas de circuito impresso rígidas, reduzindo o número de conectores em 60%

3. Desempenho elétrico melhorado

• Camadas de terra de dupla face reduzir a diafonia de sinal e a radiação EMI 30%

• Apoios encaminhamento de pares diferenciaismelhorando a integridade do sinal de alta velocidade (para Aplicações 5G/alta frequência)

• Opcional camadas de proteção (folha de cobre/tinta condutora) cumprem os requisitos EMC de nível militar

4. Fiabilidade mecânica melhorada

• Conceção de estrutura simétrica equilibra a distribuição das tensões, aumentando os ciclos de flexão em 50% vs. FPCs de uma face

• Laminação de camada dupla (PI/PET + folha de cobre) aumenta a resistência ao rasgamento

• Passa ensaios de flexão dinâmica (>500.000 ciclos @ R=1mm)

5. Potencial de integração multifuncional

• Montagem SMT de dupla face: Os componentes podem ser montados em ambos os lados para integração modular

• Design híbrido rígido-flexível: Secções reforçadas (reforços FR4) suportam componentes pesados

• Componentes incorporados: Resistências/capacitores enterrados entre camadas reduzem ainda mais a espessura

Considerações fundamentais sobre a conceção de circuitos impressos flexíveis (FPC) de dupla face

1. Conceção do raio de curvatura mínimo

O raio de curvatura mínimo (Rmin) é um parâmetro crítico na conceção de FPC de dupla face. É calculado da seguinte forma:
Rmin = C × t
Onde:

• C = Coeficiente empírico (dependente do material/aplicação)

• t = Espessura total do FPC

Diretrizes de conceção:

Impacto material:

• Cobre electrodepositado (ED): Requer raios maiores (C≥10) devido à menor ductilidade

• Cobre recozido laminado (RA): Permite curvas mais apertadas (C≥6) com uma resistência à flexão superior

2. Integridade do sinal e controlo EMI

• Otimização de rotas:

  • Minimizar o comprimento do percurso do sinal

  • Evitar curvas apertadas de 90° (de preferência >45°)

  • Limitar o número de vias para reduzir os reflexos

• Gestão da impedância:

  • Manter a largura/espaçamento do traço consistente

  • Utilizar planos de terra para RF/blindagem

• Distribuição de energia:

  • Alargar os traços de alimentação/terra para reduzir o ruído

  • Implementar ligação à terra em estrela para circuitos sensíveis

3. Estratégias de reforço mecânico

• Conceção da zona de flexão:

  • Trajectos paralelo ao eixo de curvatura

  • Eliminar vias em áreas flexíveis

  • Utilização transições radiais (sem cantos afiados)

• Caraterísticas para aliviar o stress:

  • Aplicar Reforços PI nas interfaces dos conectores

  • Adicionar Reforços FR4 em regiões de elevado stress

  • Implementar revestimento cónico arestas

4. Seleção avançada de materiais

5. Considerações sobre a conceção multicamada

• Empilhamento de camadas:

  • Construção simétrica para evitar deformações

  • Proteger sinais críticos com camadas de terra adjacentes

• Através da gestão:

  • Utilização microvias laser (50-100μm) para projectos HDI

  • Escalonar as localizações das vias nas camadas

6. Soluções de gestão térmica

• Aplicações de alta potência:

  • Incorporar vias térmicas sob componentes geradores de calor

  • Integrar dissipadores de calor em alumínio em secções rígidas

  • Utilização adesivos termicamente condutores (≥3 W/mK)

FPCs de dupla face Processo de fabrico

O processo de fabrico de placas de circuito impresso flexíveis de dupla face consiste nas seguintes etapas principais:
Preparação do substrato: Seleção de um substrato isolante adequado, como a poliimida (PI) ou o poliéster (PET).
Gravura de cablagem: A gravação da cablagem é efectuada em cada um dos dois lados do substrato para formar um padrão condutor.
Produção de furos metalizados: Formar orifícios metalizados no substrato através de processos de perfuração e revestimento para obter ligações condutoras entre diferentes camadas.
Cobertura de película Cobertura de película: Cobrir os fios e os orifícios metalizados com uma película protetora para garantir a estabilidade e a durabilidade dos fios e dos pontos de ligação para garantir a estabilidade e a durabilidade dos fios e dos pontos de ligação

Cenários de aplicação

As PCB flexíveis de dupla face são amplamente utilizadas numa variedade de aplicações em que é necessária flexibilidade e fiabilidade, incluindo, mas não se limitando a:
Eletrónica de consumo: tais como conectores flexíveis em dispositivos como smartphones e tablets.
Eletrónica automóvel: Em vários sensores e controladores no interior de automóveis, as PCB flexíveis de dupla face podem proporcionar uma melhor tolerância à flexão e à vibração.
Controlos industriais: No equipamento de automação e robótica, as PCB flexíveis de dupla face podem acomodar movimentos mecânicos complexos e restrições de espaço.

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