Uma placa de circuito impresso flexível (FPC ou PCB flex) é um tipo de PCB projetado para ser flexível, permitindo que seja dobrado, dobrado ou torcido. Um FPC apresenta uma combinação de vários circuitos impressos, bem como componentes posicionados em um substrato flexível. Normalmente feito de um material de filme de poliamida, que garante alta flexibilidade e estabilidade térmica. Graças ao seu design miniaturizado que aumenta as inovações e aplicações nos principais setores eletrônicos, como consumo, automotivo, dispositivos médicos, wearables, telecomunicações e aeroespacial.

Uma placa de circuito flexível requer menos espaço e é mais confiável. Você pode dobrá-la até 360 graus, sendo que a maioria é projetada para 500 milhões de ciclos de flexão. A tecnologia tem sido usada para interconectar dispositivos eletrônicos desde a década de 1950 de uma forma ou de outra. Agora, é uma das tecnologias de interconexão mais importantes usadas na fabricação de muitos dos produtos eletrônicos mais avançados de hoje.

Tipos de Placas de Circuito Flexível:

1) PCB Flexível de Face Única:

A placa de circuito flexível de face única é a mais básica entre os tipos de PCBs flexíveis. Consiste em uma camada de substrato, uma camada condutora de cobre, uma cobertura e uma serigrafia.

Possui apenas uma única camada de filme flexível de poliamida ou polímero, e a camada condutora de cobre está acessível apenas em um lado da PCB. Como resultado, o outro lado pode ser usado para colocar vários componentes eletrônicos. Seu design simples torna adequado para várias aplicações e mais acessível. Portanto, é também a principal razão pela qual é o circuito flexível mais amplamente utilizado.

2) PCB Flexível de Dupla Face:

Ao contrário do circuito flexível de face única, uma placa de circuito flexível de dupla face permite a criação de padrões de trilhas nas camadas de cobre superior e inferior. Você pode conectar cada lado usando os furos metálicos revestidos de cobre onde quiser. Também permite conexões elétricas entre as camadas.

Uma vantagem da placa de circuito flexível de dupla face é que ela pode ser usada em produtos eletrônicos mais complexos para alcançar mais funções. Os fabricantes descobriram que é útil na fabricação de componentes de painel, iluminação e outras áreas industriais.

3) PCB Flexível Multicamadas:

Várias camadas de cobre em placas de PCB flexíveis multicamadas são unidas por furos metálicos revestidos, semelhantes aos das placas de dupla face. PCBs flexíveis multicamadas contêm várias camadas individuais de cobre e camadas dielétricas.

Um dos benefícios de usar uma placa de circuito flexível multicamada é a liberdade no design com múltiplas funções. Os fabricantes podem usá-la para aqueles com requisitos de design complexos. É utilizada para fabricar componentes para celulares, satélites, câmeras e aparelhos auditivos.

Por enquanto, os serviços da unidade de fabricação da JLCPCB são capazes de projetar PCB Flex de até 2 camadas com alta precisão e controle de qualidade.

Quanto você pode dobrar uma PCB?

A pergunta “Quanto você pode dobrar uma PCB?” pode parecer fácil de responder, mas não é tão simples assim. Dobrar uma PCB pode comprometer a resistência da placa de circuito, trilhas de cobre e pads de solda. O raio de curvatura máximo para uma PCB depende do material de design e da espessura da PCB. Uma espessura de 0,4 mm é suficiente para dobrar uma PCB 90 graus. Algumas PCBs podem ser dobradas até 20 vezes, mas é melhor não dobrar a placa de circuito mais de uma vez. A fórmula para o ângulo máximo de curvatura de uma PCB com base na espessura do substrato é dada aqui:

Por exemplo, realizar uma curva de 90 graus aumenta a chance de danos ao circuito. Por fim, certifique-se de que o raio de curvatura não exceda um milímetro. Você pode dobrar PCBs até 180 graus com um material flexível. No entanto, se tentar dobrá-la além dos limites recomendados, poderá acabar destruindo sua placa de circuito.

Estrutura da PCB Flexível:

As três PCBs Flexíveis incluem; circuitos de camada única, dupla e multicamadas. O elemento principal de uma PCB Flex de camada única são:

1) Filme de substrato dielétrico: Pode ser considerado o material base da PCB. O material prevalente inclui poliamida (PI), caracterizada pela alta resistência à temperatura.

2) Condutores Elétricos: Incluem trilhas do circuito, a folha de cobre é usada como camadas condutoras de superfície na produção de placas de circuito impresso de camada única/multicamadas.

3) Acabamento Protetor: É composto por filme orgânico e adesivo. A função do filme de cobertura é proteger a parte condutora do circuito flexível concluído.

4) Material Adesivo: Um tipo de filme adesivo tem diferentes tipos de adesivo e especificações de espessura. O filme adesivo é usado para adesão entre camadas e isolamento de placas multicamadas.

Papel do Reforço no Design de PCB Flexível:

Um reforço em um circuito impresso flexível (FPC) é uma camada rígida, geralmente feita de materiais como poliamida ou FR4, adicionada a áreas específicas da PCB flexível. Ele fornece suporte mecânico e reforço para evitar dobra ou flexão em regiões delicadas, como áreas de conectores ou pontos de montagem. Os reforços melhoram a durabilidade, aumentam a confiabilidade em áreas de alta tensão e ajudam a manter o fator de forma geral do FPC em seções críticas.

Dicas de Design para Placas de Circuito Impresso Flexíveis:

1. Mantenha o raio máximo de curvatura em mente ao trabalhar com FPC de diferentes espessuras.

2. Em áreas onde o substrato ou a cobertura se dobra, evite descontinuidades.

3. Os teardrops podem ser adicionados para tornar os furos passantes mais estáveis e rígidos.

4. Use um reforço sob a circuiteria eletrônica principal da PCB.

5. Arredonde os cantos e os torne um pouco maiores para evitar qualquer rasgo de canto da PCB.

6. Ao redor dos reforços, é permitido o uso de marcações gravadas, enquanto, por outro lado, as marcações de serigrafia não são.

Para mais informações relacionadas ao design, veja um artigo completo sobre uma placa Arduino totalmente flexível.

Vantagens da PCB Flexível:

As placas de circuito flexível oferecem muitos benefícios, razão pela qual se tornaram uma escolha popular entre os fabricantes de produtos eletrônicos em relação às PCBs. Aqui estão algumas vantagens principais de usar circuitos flexíveis em seus componentes eletrônicos:

Flexibilidade:  Esses tipos de PCBs podem ser facilmente dobrados e torcidos. Assim, podem ser movidos e expandidos no espaço 3D, facilitando a integração do componente com uma conexão de fio eficaz.

Leveza: O tamanho e o peso do FPC são menores em comparação com as PCBs rígidas, o que é adequado para produtos de alta confiabilidade e alta densidade.

Durabilidade: Os circuitos flexíveis são dobráveis até 360 graus. Eles podem sobreviver ao impacto de vibrações e choques, o que melhora o desempenho em qualquer aplicação.

Estabilidade Térmica: Devido ao substrato mais fino e ao peso leve, ele pode dissipar facilmente o calor.  Os circuitos flexíveis podem ser expostos a altas temperaturas de até 400°C.

Integridade do Sinal: Pode fornecer alta resistência mecânica e resistência a altos agentes atmosféricos com melhor EMI (imunidade eletromagnética).

Desvantagens da PCB Flexível:

Embora as placas de circuito flexível ofereçam numerosas vantagens na eletrônica moderna, há algumas preocupações a considerar:

● O processo de montagem de PCB Flexível é complexo.

● É difícil reparar qualquer trabalho e falhas que surjam na placa de PCB.

● Há uma alta probabilidade de danos durante o manuseio.

● A PCB Flexível é um pouco mais cara em comparação com o design de PCB tradicional.

● A PCB Flexível é sensível a arranhões.

● Requer condições adequadas de armazenamento em plástico sem enxofre.

Aplicações da PCB Flexível:

As PCBs flexíveis são usadas em vários setores devido à sua versatilidade, confiabilidade e características de economia de espaço:

Eletrônicos de Consumo: As PCBs flexíveis são usadas em designs compactos e leves para conectar componentes de forma eficiente. Usadas em smartwatches, rastreadores de fitness e outros dispositivos vestíveis para flexibilidade e durabilidade. Integradas em unidades digitais e analógicas de sinal misto compactas para conectividade de alto desempenho.

Indústria Automotiva: Garante comunicação eficiente entre sensores e unidades de controle de carros com Sistemas Avançados de Assistência ao Motorista (ADAS). Fornece conexões confiáveis em sistemas de entretenimento automotivo. Usadas em faróis LED e iluminação interna para design compacto e flexibilidade.

Dispositivos Médicos e de Saúde: As conexões de alta densidade do FPC são úteis para reduzir o tamanho de dispositivos como scanners de RM e TC. Oferece conexões compactas e confiáveis em designs pequenos e intrincados, incluindo aparelhos auditivos e outros dispositivos de monitoramento vestíveis, proporcionando conforto e flexibilidade.

Aplicações Industriais: Fornece flexibilidade e durabilidade em braços robóticos e maquinário com partes móveis. Garante conexões eficientes e compactas em sistemas automatizados contendo sensores industriais e unidades de controle para desempenho confiável.

Por que não usar uma PCB Flexível o tempo todo?

As PCBs flexíveis, embora ofereçam vantagens como versatilidade de design e economia de espaço, não são ideais para todas as aplicações devido ao seu custo mais alto em comparação com as PCBs rígidas tradicionais. Também são mais complexas de fabricar e podem ser propensas a danos se não forem manuseadas com cuidado. As PCBs flexíveis podem não ser necessárias para designs mais simples que não exigem dobra ou flexão, tornando as PCBs rígidas uma escolha mais econômica e durável nesses casos. Além disso, os circuitos flexíveis frequentemente têm limitações em termos de manuseio de alta potência e estabilidade mecânica.

Conclusão

Sem dúvida, as placas de circuito flexível tornaram-se essenciais na fabricação de produtos mais potentes, mas portáteis, em muitas indústrias. Outras opções convencionais não conseguem comparar-se à flexibilidade e precisão dos circuitos flexíveis. Componentes para aeronaves, dispositivos médicos, carros e até mesmo aqueles usados no dia a dia dependem de placas de circuito flexível para se tornarem leves sem comprometer as capacidades. À medida que a tecnologia melhora e os produtos continuam a inovar, as PCBs flexíveis permanecerão como a escolha principal na fabricação de placas de circuito para produtos criados por várias indústrias.