PCBs Flexíveis são amplamente utilizados hoje em dia em todos os produtos de consumo. O mundo está avançando rumo à miniaturização e, para isso, precisamos de eletrônicos flexíveis e dobráveis para criar produtos compactos. PCBs flexíveis são amplamente utilizadas em produtos de pequeno porte porque podem ser dobradas em 3D. Além disso, essas PCBs são tão capazes quanto as rígidas e podem transportar a mesma corrente e sinais. São os mesmos circuitos; apenas os planos agora podem ser facilmente dobrados; são mais leves, adaptáveis e se integram suavemente aos produtos. Algumas das principais aplicações de um flex podem ser encontradas em telefones dobráveis e monitores de saúde vestíveis. Hoje, neste artigo, veremos:

⦁ O que são placas de circuito impresso dobráveis e flexíveis

⦁ Tipos de circuitos flexíveis

⦁ Materiais utilizados em sua fabricação

⦁ Aplicações em várias indústrias

⦁ Desafios e direções futuras

1.    O que São Eletrônicos Dobráveis e Flexíveis?

Eletrônicos flexíveis são circuitos feitos de materiais flexíveis, de modo que podem ser dobrados ou torcidos durante a montagem sem quebrar. Eletrônicos dobráveis são um tipo especial projetado para resistir a dobras repetidas, tornando-os ideais para gadgets que abrem e fecham com frequência. O número de dobras depende de muitos fatores, como o tipo de material e o raio de curvatura da PCB. A flexibilidade nas PCBs é alcançada por:

⦁ Usar materiais base finos e flexíveis em vez de PCBs rígidas.

⦁ Projetar a fiação e os componentes livres de tensão para lidar com estresse físico.

⦁ Adotar novos materiais como polímeros elásticos e conexões metálicas flexíveis.

2.    Tipos de Circuitos Flexíveis:

Circuitos flexíveis vêm em várias formas com benefícios e usos únicos:

1) Circuitos Flexíveis de Face Única: Neste, as trilhas de cobre são colocadas em um lado de uma folha flexível. Assim, um lado o torna de face única e, portanto, todos os componentes são colocados em um lado. São leves, de baixo custo e usados para conexões simples em gadgets.

2) Circuitos Flexíveis de Dupla Face: No flex de dupla face, as camadas de cobre são roteadas em ambos os lados. Ambas as camadas são conectadas por vias. Esses tipos de placas flex são úteis em câmeras e dispositivos médicos.

3) Circuitos Flexíveis Multicamadas: Quando mais de duas camadas se juntam em um substrato e são empilhadas umas sobre as outras, as PCBs são conhecidas como multicamadas. São usadas para designs complexos, principalmente em ferramentas aeroespaciais e de alta tecnologia.

4) Circuitos Rígido-Flex: Estes apresentam ambos os tipos de PCBs em um só lugar. Algumas partes são rígidas e outras flexíveis. E todos juntos em uma única placa é ideal para dispositivos dobráveis que precisam de durabilidade e flexibilidade.  

3.    Materiais em Eletrônicos Flexíveis

A eficácia de um circuito flexível depende da combinação certa de materiais:

1) Substratos:

Poliimida (PI): É altamente estável termicamente e oferece maior resistência ao calor. É bastante flexível e conhecida como Kapton. As propriedades a destacaram das demais e foram amplamente utilizadas na indústria.

PET: Também conhecido como polietileno tereftalato. É uma alternativa de baixo custo e transparente que também oferece o mesmo nível de flexibilidade.

PEN: Conhecido como polietileno naftalato. Pode suportar temperaturas mais altas e é estável para circuitos de precisão.

TPU: O poliuretano termoplástico permite designs elásticos para dispositivos de contato com a pele.

2) Condutores:

Esses materiais são particularmente usados para fiação e trilhas. Alguns materiais são:

Folhas de cobre: É o padrão da indústria para PCBs flexíveis (especialmente cobre laminado a frio).

Tintas de nanopartículas de prata: Permitem que circuitos sejam impressos em superfícies flexíveis e são compatíveis com processamento em baixa temperatura. Embora forneçam mais condutividade, são bastante caras.

Polímeros condutores: São cadeias de materiais de carbono, como (PEDOT: PSS), que são leves e transparentes.

3) Camadas de Proteção:

São revestimentos ou filmes flexíveis de epóxi que protegem os circuitos da umidade e danos. Algumas das principais camadas são máscara de solda e encapsulamento com epóxi.

4.    Aplicações em Várias Indústrias

PCBs flex são amplamente utilizadas em eletrônicos de consumo, não apenas em celulares dobráveis, mas também em produtos maiores como telas e TVs. Dispositivos médicos hoje usam sensores suaves e amigáveis à pele, que exigem essas placas flex. Flex também são usados em painéis curvos ou fiação mais leve para aeronaves e eletrônicos resistentes em espaços confinados. Na indústria automotiva, há sensores flexíveis para monitoramento ou etiquetas inteligentes para logística.

5.    Principais Considerações de Design

⦁ Evite curvas acentuadas nas trilhas do circuito, pois curvas suaves duram mais que curvas de 90 graus.

⦁ Use cobre mais fino, o que aumentará a flexibilidade do FPC.

⦁ Empilhe camadas do circuito e roteie fios para minimizar o estresse.

⦁ Coincida as propriedades de expansão dos materiais para evitar separação de camadas. Se o cobre e o substrato tiverem taxas de expansão diferentes, as chances de desgaste são maiores.

Conclusão:

Ainda há muito por vir na indústria de flex:

⦁ Avanços na tecnologia de displays flexíveis (OLED, micro-LED).

⦁ Eletrônicos impressos usando fabricação roll-to-roll.

⦁ Integração de coleta de energia em substratos flexíveis.

⦁ Aplicações biomédicas para patches inteligentes e circuitos implantáveis.

A única coisa que representa resistência no caminho das PCBs flex é o custo de fabricação. À medida que a tecnologia evolui, os custos de produção diminuem e o desempenho dos materiais melhora. Espera-se que os eletrônicos flexíveis se tornem padrão em gadgets de consumo e dispositivos médicos. Seja você estiver experimentando um protótipo ou preparando-se para produção em larga escala, a JLCPCB oferece soluções confiáveis e econômicas para PCBs flexíveis. Com tempo de resposta rápido e preços competitivos, é a escolha certa para makers e profissionais em todo o mundo.