Dos polímeros, no dos grados
Los nombres se parecen lo suficiente para confundirlos, pero poliamida y poliimida son materiales distintos. La poliamida es la familia del nailon; la poliimida (PI) es el polímero de imida detrás del Kapton y de las demás películas para circuitos flexibles. La distinción importa porque una especificación que dice poliamida describe un material que ningún fabricante tiene en stock para flexible.
El FR-4 es otra construcción: tejido de vidrio impregnado de epoxi y laminado con calor y presión. Es rígido porque el vidrio es rígido, y esa es la propiedad que decide dónde se puede usar y dónde no.
Qué aporta la poliimida
- Doblado. Una película de 12,5–50 µm con cobre de 0,5–2 oz se dobla, y el mismo circuito en FR-4 no.
- Temperatura. La poliimida conserva sus propiedades mecánicas muy por encima del rango en el que los laminados epoxi se reblandecen, y por eso aparece en conjuntos de vano motor, médicos e industriales.
- Resistencia química. Los disolventes y fundentes que atacan al epoxi dejan la poliimida prácticamente intacta.
- Espesor. Un núcleo flexible es más fino que cualquier laminado rígido, y eso es lo que permite que un circuito desaparezca dentro de una carcasa.
Qué cuesta
La flexibilidad no es gratis. La poliimida absorbe más humedad, se expande más en el plano y es menos estable dimensionalmente que el FR-4, así que el registro del panel y la alineación del coverlay son más difíciles. El material cuesta más, los pasos de proceso (laminación de coverlay, unión de refuerzos, corte láser o troquelado) cuestan más, y el panel es más difícil de manipular.
También hay un coste de diseño: las reglas de flexible no son las del FR-4. Los conductores cruzan el doblez en ángulo recto, el metalizado queda fuera de la zona de flexión y el radio de doblez se acuerda antes del layout y no después.
Dónde sigue ganando el FR-4
La mayor parte de una placa rígido-flexible es FR-4. El procesador, el campo de conectores y la etapa de potencia van sobre material rígido porque nada de eso necesita moverse, y el FR-4 es más barato, más plano y mejor conocido. La poliimida se usa solo en la sección que se dobla.
Esa es la regla práctica de decisión: poner la flexibilidad donde la geometría la exige y laminar FR-4 en todo lo demás. La página de PCB flexibles cubre las construcciones de película, la página de rígido-flexible la combinación, y la página de capacidades los rangos de espesor de ambas.