Un circuito flexible lleva el mismo conductor que una placa rígida sobre una base que se dobla —poliimida, Kapton o PET, lo bastante fina para plegarse en el espacio que el producto ya tiene—. Eso sustituye un mazo de cables, los conectores de cada extremo y el tiempo de ensamblaje que ambos conllevan, y por eso los diseños de telefonía móvil, cámara, dispositivos de muñeca y medicina se construyen sobre flexible.
Qué sustituye un circuito flexible
- Conjuntos de cable y conector — un solo circuito plano reemplaza el arnés y sus dos conectores de acoplamiento, y elimina las uniones que fallan primero en un producto en movimiento.
- Volumen y peso — una base de 12,5–50 µm con coverlay de 12–25 µm pesa una fracción de lo que pesa un cable redondo equivalente y no ocupa más espacio que su propio espesor.
- Tiempo de ensamblaje — el flexible se coloca y se suelda como cualquier otro componente, así que una sección poblada que antes se cableaba a mano llega como una sola pieza.
- Libertad dimensional — el circuito se puede rutear en tres dimensiones, plegar y fijar a la carcasa con un adhesivo sensible a la presión.
Materiales y refuerzos
El material base de PI, PET y Kapton cubre la mayor parte del trabajo, unido a FR-4 donde una sección tiene que ser rígida. Cuando un conector o un componente necesita una superficie plana, se laminan refuerzos de PI, PET, FR-4 o acero inoxidable, y el espesor del refuerzo se elige junto con el sistema adhesivo para que la pieza terminada no se combe. El cobre va de 0,5 a 2 oz, y el acabado es ENIG, estaño por inmersión, OSP o tinta de carbono.
¿Es un circuito flexible la elección correcta?
Un flexible se justifica cuando la unión tiene que moverse, o cuando la carcasa no deja sitio para una placa, un conector y la pila de aire entre ambos. Es la herramienta equivocada para un conjunto que nunca se mueve: una placa rígida de FR-4 con un conector es más rígida, más fácil de retrabajar y más barata por pieza, y una tirada corta de potencia sigue estando mejor servida por un arnés de cables que por un circuito plegado en su sitio.
Las tres construcciones responden a preguntas distintas. Un flexible simple cubre una sola unión móvil; un flexible con refuerzos cubre una unión que termina en un conector o que lleva unos pocos componentes; una pieza rígido-flexible se elige cuando el mismo número de pieza tiene que sostener componentes de paso fino en una sección que no puede doblarse. Cuando el pliegue y los componentes están separados, dos piezas unidas por un conector suelen costar menos que un solo rígido-flexible.
El precio sigue al área del panel y al número de capas y no a la forma del contorno, así que un circuito corto que se pliega una vez dentro de un panel pequeño cuesta menos que uno largo serpenteando por la carcasa, y esa decisión se toma en el trazado, antes de pedir un presupuesto.
Reglas de diseño que deciden el rendimiento
El ancho y la separación mínimos de línea son 0,002″ (3 mil) y el orificio más pequeño es 0,006″, más fino de lo que necesitan la mayoría de los diseños basados en cable, pero es el área de pliegue la que decide si un flexible sobrevive. Los conductores cruzan el pliegue en ángulo recto en lugar de correr a lo largo de él, la metalización se mantiene fuera de la zona de flexión, las ventanas del coverlay se colocan lejos del pliegue y el radio de curvatura mínimo se acuerda en DFM para que el cobre no se comprima más allá de su límite. La impedancia se puede mantener en ±10 % cuando el diseño es de impedancia controlada, y las construcciones HDI o rígido-flexibles se usan cuando el mismo circuito también tiene que llevar componentes de paso fino.
Dónde falla un circuito flexible en servicio
La mayoría de las devoluciones de flexibles se remontan a cuatro puntos, y cada uno se cierra en el plano o en la hoja de proceso y no inspeccionando más al final de la línea:
- Fatiga del cobre en el pliegue — un conductor que flexiona repetidamente se endurece por deformación y se agrieta en el borde de la pista, así que un pliegue dinámico se especifica sobre cobre recocido laminado y el radio de curvatura se acuerda en DFM.
- Levantamiento del coverlay en el borde de una ventana — el adhesivo fluye durante la laminación, así que las ventanas y los bordes de refuerzo se colocan lejos del pliegue y el solape del coverlay queda escrito en el plano.
- Levantamiento de un pad de conector tras el acoplamiento — el refuerzo tiene que extenderse más allá de la fila de pads y su espesor se acuerda con el plano del conector; un refuerzo corto pasa la primera muestra y falla en campo.
- Ampollamiento tras la refusión — la poliimida absorbe humedad, así que los paneles se hornean antes del ensamblaje y se mantienen secos hasta que arranca el perfil, con el perfil de refusión ajustado a una pieza fina y de baja masa térmica.
Dónde se usan los circuitos flexibles
Dispositivos móviles y de muñeca, módulos de cámara y de batería, sondas y parches de monitorización de equipos médicos, impresoras y cabezales móviles de control industrial, y secciones de antena y RF de equipos de telecomunicaciones. Cuando hace falta una sección rígida para el conector o el procesador, una placa rígido-flexible pone las dos mitades en un mismo número de pieza.
Cómo obtener un presupuesto
Envíe el conjunto de Gerbers con el número de capas, el material base, el peso de cobre, el tamaño del refuerzo y el radio de curvatura que la pieza tiene que soportar. El ensamblaje corre en la misma planta, así que un flexible totalmente poblado se puede cotizar como un solo pedido; los límites de proceso están en la página de capacidades y los certificados emitidos en la página de certificaciones.
Los circuitos flexibles que siguen hacia el ensamblaje se cotizan junto con la fabricación, la compra de componentes y el box build en la página de ensamblaje de PCB en China.
