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PCB semiflexibles frente a PCB flexibles

by Jeffrey Beauchamp, Director of Technology & Engineering - NCAB Group USA

Las placas de circuito impreso flexibles permiten colocar circuitos de dimensiones grandes en espacios relativamente pequeños. También ofrecen a los diseñadores e ingenieros más libertad para evitar diseñar un producto basado en los requisitos de espacio de una placa de circuito rígida. A la hora de elegir una PCB que pueda doblarse, los ingenieros  pueden optar entre PCB flexibles y semiflexibles. A continuación presentamos una descripción general básica de cómo difieren estos dos tipos de PCB y sus usos en los dispositivos electrónicos modernos.

¿En qué se diferencian las PCB semiflexibles de las PCB flexibles?

La diferencia tecnológica clave entre una PCB flexible y una semiflexible es que la primera se construye sobre una base de poliamida flexible. El diseño del circuito se realiza sobre la capa de cobre y luego se agrega un recubrimiento (coverlay) para proteger el circuito. La película hace que toda la placa sea flexible, lo que permite doblarla y manipularla fácilmente sin que sufra ningún  daño.

Una PCB semiflexible, por el contrario, solo se puede doblar en ciertas áreas que se han diseñado expresamente para ello. Como resultado, la PCB solo se podrá doblar de maneras predeterminadas y en puntos definidos. Los gráficos a continuación ilustran el concepto de una PCB semiflexible.

Con la excepción de las áreas flexibles, una PCB semiflexible es rígida y más similar a una PCB rígida tradicional. Esto se debe a que las PCB semiflexibles se fabrican utilizando el proceso de fresado con profundidad controlada del material FR4, hasta que sea extremadamente delgado y flexible.  A la parte  flexible se le da un tratamiento para evitar grietas, lo que permite que se doble más o menos libremente. Aquí también podemos ver una imagen de microsección de una PCB semiflexible.

Microsection of semi-flex PCB | NCAB Group

Las PCB semiflexibles también se pueden fabricar utilizando laminados de núcleo muy delgados. Laminados tan finos como 0,005 mil. se utilizan para aplicaciones de flexión estática. Se recomienda el uso de láminas de cobre RA ( [rolled annealed]) para evitar el agrietamiento  y permitir que la  flexión sea más robusta.

Una de las diferencias más cruciales entre las PCB semiflexibles y flexibles desde una perspectiva de diseño es el hecho de que una PCB semiflexible solo puede doblarse un número limitado de veces. Mientras que las PCB flexibles se pueden doblar muchas veces sin correr riesgo de sufrir daño, una PCB semiflexible se agrietará o romperá con una flexión reiterada. Como resultado, las PCB semiflexibles se utilizan mejor en aplicaciones que se deben flexionar durante la instalación. Sin embargo, la mayoría de las placas semiflexibles pueden doblarse más de una vez. Esto permite tanto la instalación como el mantenimiento futuro con un riesgo mínimo de daños, siempre que la PCB no se estrese con una flexión frecuente.

Ventajas de las PCB semiflexibles

Las PCB semiflexibles ofrecen una variedad de ventajas para los ingenieros y diseñadores. En primer lugar, las PCB semiflexibles pueden ahorrar espacio de la misma manera que las placas flexibles. La capacidad de doblarse durante la instalación permite instalar una placa relativamente grande en un espacio pequeño y confinado. Cuando se diseñan y fabrican correctamente, las PCB semiflexibles son totalmente fiables.

Las PCB semiflexibles también ofrecen un ahorro de costes considerable en comparación con las placas de circuito flexible. Esto se debe a que la parte flexible de la placa se logra reduciendo el espesor del material FR4 a través del fresado con control de la profundidad. Los PCB flexibles, en cambio, utilizan un sustrato de poliamida mucho más caro para lograr una mayor flexibilidad y hay situaciones en las que se requieren las capacidades de flexión elevadas. Es mejor usar PCB semiflexibles siempre que sea posible para controlar los costes.

Reglas generales de diseño de PCB semiflexibles

Al igual que con todas las PCB, la optimización del diseño de acuerdo a la reglas generales nos facilitará circuitos semiflexibles robustas y fiables. Sin embargo, existen algunas reglas particulares que los ingenieros deben tener en cuenta al diseñar una PCB semiflexible.

Quizás la más importante de estas pautas es que, si bien la parte flexible de la placa puede ir a lo largo del plano X o Y, siempre debe ir en una dirección. Aunque es posible construir placas con áreas flexibles hacia X y hacia Y, el coste es mayor debido a la necesidad de pasos de fabricación adicionales.

El posicionamiento de los taladros de los componentes también es importante al diseñar una PCB semiflexible. Una buena regla general es dejar al menos un milímetro de espacio entre los taladros de los componentes de la PCB y la parte flexible de la placa.

Finalmente, los diseñadores deben planificar sus placas de tal manera que el área flexible se componga de una sola área de fresado a la hora de disminuir el material FR4. Definir varias zonas  puede crear puntos débiles que se volverán problemáticos al doblar la placa de circuito durante  la instalación o en el mantenimiento posterior.

Cuándo usar PCB semiflexibles

Las PCB semiflexibles son adecuadas para situaciones en las que una PCB debe doblarse solo para la instalación y el mantenimiento futuro. Su naturaleza flexible también hace que las PCB semiflexibles sean una buena opción de diseño para aplicaciones en las que el espacio es una cuestión importante. Sin embargo, si el área doblada de la placa de circuito va a sufrir tensión dinámica, es mejor elegir una PCB flexible.

Las PCB semiflexibles se pueden encontrar en muchas aplicaciones comunes. Los automóviles, los equipos industriales e incluso la electrónica de seguridad hacen un uso extensivo de esta tipo de placas de circuito. Una gran variedad de factores influyen en la elección entre PCB rígidas, flexibles y semiflexibles. Entre estos factores se incluye el espacio disponible, los requisitos de estrés, los requerimientos térmicos y el presupuesto. Elegir el tipo correcto de PCB es fundamental para diseñar y fabricar con éxito productos electrónicos. Para obtener más información sobre las capacidades de estas variedades de PCB, puede descargar nuestras reglas de diseño de PCB semiflexibles o flexibles, o ponerse en contacto con nosotros en una de nuestras oficinas locales para obtener más información.

Design Guidelines for Semi-flex PCBs (printed circuit boards) | NCAB Group

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