Dois polímeros, não duas classes
Os nomes são suficientemente parecidos para causar confusão, mas poliamida e poliimida são materiais diferentes. A poliamida pertence à família do náilon; a poliimida (PI) é o polímero imida por trás do Kapton e de outros filmes flexíveis para circuitos. Essa distinção é importante porque uma especificação que diz "poliamida" descreve um material que nenhum fabricante mantém em estoque para uso em circuitos flexíveis.
O FR-4 tem uma construção diferente: tecido de fibra de vidro impregnado com epóxi, laminado sob calor e pressão. Ele é rígido porque a fibra de vidro é rígida, e essa propriedade determina onde ele pode ou não ser usado.
Vantagens da poliimida
Flexibilidade. Um filme de 12,5–50 µm com 0,5–2 oz de cobre dobra, enquanto o mesmo circuito em FR-4 não dobra.
Temperatura. A poliimida mantém suas propriedades mecânicas bem acima da faixa em que os laminados de epóxi amolecem, razão pela qual ela é utilizada em compartimentos de motores, equipamentos médicos e montagens industriais.
Resistência química. Solventes e fluxos que atacam a resina epóxi não afetam significativamente a poliimida.
Espessura. Um núcleo flexível é mais fino do que qualquer laminado rígido, o que permite que um circuito desapareça dentro de uma caixa.
Custo
A flexibilidade tem um custo. A poliimida absorve mais umidade, expande-se mais no plano e é menos dimensionalmente estável do que o FR-4, portanto, o registro do painel e o alinhamento da camada de cobertura são mais difíceis. O próprio material custa mais, as etapas do processo — laminação da camada de cobertura, colagem do reforço, corte a laser ou por matriz — custam mais e o painel é mais difícil de manusear.
Há também um custo de projeto: as regras para painéis flexíveis não são as mesmas do FR-4. Os condutores cruzam uma curva em ângulos retos, a metalização fica fora da região de flexão e o raio de curvatura é definido antes do layout, e não depois.
Onde o FR-4 ainda se destaca
A maior parte de uma placa rígida-flexível é feita de FR-4. O processador, a área de conexão e o estágio de potência ficam apoiados em material rígido porque nada ali precisa se mover, e o FR-4 é mais barato, mais plano e mais fácil de entender. O poliimida é usado apenas na seção que dobra.
Essa é a regra prática de decisão: coloque flexibilidade onde a geometria exigir e lamine em todo o resto. A página de PCB flexível cobre as construções baseadas em filmes, a página de rígido-flexível cobre a combinação, e a página de capacidades cobre as faixas de espessura para ambos.