Uma placa rígido-flexível divide o trabalho entre dois materiais: as seções densas e bem sustentadas ficam em FR-4, e a conexão entre elas é feita em poliamida que se dobra na forma da carcaça. O flex é projetado para uma deflexão fixa — ele é formado em sua curva durante a fabricação ou a montagem, e não fica flexionando ao longo da vida do produto.
O que a construção elimina
- Conectores — o par de conectores e a interface flex-placa desaparecem, então há menos peças para comprar, estocar e posicionar.
- Caminho de sinal — a transmissão passa de placa rígida para flex para placa rígida, em vez de placa rígida, conector, flex, conector e placa rígida. Menos trocas de meio significam menos atenuação nas interfaces, o que ajuda produtos que dependem da precisão do sinal.
- Montagem — menos componentes reduzem as horas de SMT e de montagem da unidade, e menos part numbers reduzem a gestão e o estoque que vem com eles.
- Confiabilidade — as juntas que falham primeiro em uma conexão de plugue e soquete simplesmente não existem.
Como uma placa rígido-flexível é construída
O núcleo flexível é fabricado primeiro. O FR-4 e o prepreg são furados e oxidados, a montagem é rebitada e prensada em um único ciclo — laminado revestido de cobre, prepreg, o núcleo flexível pronto, prepreg, laminado superior — e o painel é então cortado e medido para expansão e contração, porque a poliamida se move e o registro de cada camada seguinte depende disso. Furação, remoção de rebarba por plasma, deposição de cobre e metalização por padrão vêm em seguida, depois exposição das camadas externas, máscara de solda, acabamento, teste elétrico, puncionamento e inspeção final.
Concepção e custo
Uma placa rígido-flexível custa mais que uma placa flexível e uma rígida separadas, e a diferença pode parecer grande antes de contar os conectores, a mão de obra de montagem e o estoque que ela elimina. Muitas vezes é necessário um carregador para manter as seções flexíveis planas durante SMT e reflow, o que acrescenta custo de montagem; as regiões de dobra ficam livres de furos passantes metalizados, reforços são usados onde um conector precisa ficar plano, e o número de camadas, o peso de cobre e a simetria do empilhamento são definidos para que o painel permaneça plano depois da prensagem.
Onde termina a seção rígida e começa a flexível
Num desenho rígido-flexível a decisão determinante não é o número de camadas, mas a linha onde as duas metades se encontram e o que a atravessa. O número de camadas, a sequência de prensagem e o suporte saem dessa linha, por isso ela é fechada no empilhamento muito antes de o painel entrar em produção.
- A fronteira é uma troca de material, não um traço no papel. Onde o núcleo flexível sai do empilhamento rígido terminam a película de cobertura e o adesivo, o cobre precisa correr sem furo metalizado e sem canto vivo, e os condutores cruzam a linha de dobra em ângulo reto em vez de correr ao longo dela. Um condutor que muda de largura nesse ponto concentra a deformação num único lugar.
- Quantas vezes a placa dobra define a classe do projeto. Uma seção conformada uma vez na montagem e depois mantida no lugar exige construção diferente de outra que se move continuamente: a dobra estática aceita cobertura mais espessa e raio mais fechado, enquanto a móvel precisa de base e cobertura mais finas, raio maior e nenhum reforço dentro da dobra.
- Os reforços vão onde ficam os componentes. Todo conector e todo encapsulamento SMT precisa cair sobre a seção rígida ou sobre uma área reforçada, senão a própria junta de solda vira a dobradiça e o movimento recai no único ponto que não suporta.
- O número de camadas é definido pela região da dobra, não pela densidade. A seção flexível costuma manter o menor número de camadas enquanto as camadas se acumulam no lado rígido, então o núcleo flexível é produzido e testado primeiro e o empilhamento rígido é laminado em volta dele; quando o lado rígido é denso a ponto de pedir vias perfuradas a laser, só esse lado segue o caminho das placas de circuito impresso HDI.
- A dobra precisa de alívio. Uma abertura na cobertura, um contorno generoso e um comprimento livre curto na transição dão espaço para o cobre se mover; uma seção flexível cortada rente a uma borda rígida rasga no canto.
Nada disso o orçamento pode decidir no lugar do projeto. A linha muda o programa de furação, os ciclos de prensagem, o suporte e o teste elétrico, por isso é fechada na revisão de engenharia — no mesmo ponto em que se define o número de camadas do lado rígido.
Onde as placas rígido-flexíveis são usadas
Dispositivos portáteis e inteligentes, módulos de câmera, equipamentos médicos como dispositivos implantáveis e de monitoramento, onde espaço e peso decidem o projeto, e sistemas de segurança e controle com display ou sensor em uma peça móvel. Onde o circuito dobra continuamente mas não precisa de uma seção rígida, uma placa flexível é a resposta mais simples.
O que define o preço de uma placa rígido-flexível
Dois orçamentos para o mesmo desenho podem divergir muito sem que nenhum fornecedor esteja errado, porque o preço segue o número de passagens pela prensa, a forma como as seções flexíveis são fixadas durante a montagem e a parte do pedido que precisa ser produzida duas vezes — não a área acabada.
- O núcleo flexível é uma placa própria antes de fazer parte de outra. Ele é produzido, inspecionado e testado no seu próprio painel e depois laminado dentro do empilhamento rígido; um pedido rígido-flexível carrega duas produções e duas perdas de rendimento em vez de uma.
- Cada ciclo de prensagem é mais uma passagem por laminação, furação e registro. Um empilhamento com camadas enterradas, ou uma placa com seções rígidas em mais de uma face, é prensado mais de uma vez, e a poliamida se move em cada ciclo, então o setup e as verificações de registro são pagos de novo; a origem desse número está na página de placas de circuito impresso multicamadas.
- Os suportes são ferramental, não embalagem. As seções flexíveis precisam ficar planas durante a impressão de pasta, o SMT e o reflow, o suporte é feito para este painel e, em quantidade pequena, seu custo recai sobre poucas placas; por isso costuma ser cobrado como item único em vez de diluído no preço unitário.
- Reforços e película de cobertura são etapas de colagem próprias. Cada reforço de poliamida, PET, FR-4 ou aço inoxidável tem sua aplicação e cura, e vários deles significam várias etapas, então o conjunto de reforços do desenho é lido como custo e não como nota de rodapé.
- O teste acontece antes e depois da laminação. O núcleo flexível é verificado no seu painel, a placa pronta é verificada de novo após prensagem, metalização e acabamento, e um ensaio de dobra na peça pronta exige dispositivo próprio por projeto: um custo do projeto, não da quantidade.
A comparabilidade vem da mesma lista ao contrário: mesmo número de camadas de cada lado, mesma família de laminado, mesma classe de dobra, mesmo conjunto de reforços, mesmo suporte e mesmo aproveitamento de painel, e mesma quantidade. Os limites por trás de cada um desses eixos estão na página de capacidades.
Como obter um orçamento
Envie o conjunto Gerber com o empilhamento, a proporção rígido-flexível, o raio de dobra e o número de camadas. Protótipos voltam em 1–3 dias e o volume médio em 4–10 dias; os limites de processo por trás do orçamento estão na página de capacidades e os certificados emitidos na página de certificações.
Placas rígido-flexíveis que seguem para montagem estão na página de montagem de PCB na China, incluindo compra de componentes e box build.
