«En el fascinante mundo de la electrónica, las PCB flexibles se han convertido en una verdadera revolución. Estas placas de circuito impreso flexibles son una alternativa innovadora y versátil a las tradicionales PCB rígidas. ¿Pero qué las hace tan especiales y cómo pueden transformar nuestros dispositivos electrónicos? Descubre en este artículo todo lo que necesitas saber sobre las PCB flexibles y cómo están cambiando el juego en la industria electrónica.»
Los PCB tradicionales tienen estructuras rígidas, lo que los hace adecuados para su uso en productos con diseños fijos. Sin embargo, con la necesidad de dispositivos electrónicos más complejos y compactos, los PCB flexibles han surgido como una solución para cumplir con estos requisitos.
Una PCB flexible se puede doblar, torcer o plegar sin dañar el circuito. Estos PCB se fabrican con materiales flexibles, como la poliimida o el poliéster, y se utilizan ampliamente en diversas aplicaciones, como la electrónica de consumo, la industria aeroespacial, los dispositivos médicos y la industria automotriz. [1].
En conclusión, el desarrollo de PCB flexibles ha revolucionado la industria electrónica al proporcionar un nuevo nivel de libertad y flexibilidad de diseño. Los FPCB son un componente crucial en el desarrollo de dispositivos portátiles, dispositivos médicos y aplicaciones automotrices, y su popularidad solo aumentará a medida que más fabricantes adopten estas tecnologías.
¿Qué es un PCB flexible?
Están fabricados con materiales flexibles, como la poliimida o el poliéster, que pueden soportar altas temperaturas y proporcionan un excelente aislamiento eléctrico. Los PCB flexibles se utilizan ampliamente en diversas aplicaciones, incluidas las industrias de electrónica de consumo, dispositivos médicos, automotriz y aeroespacial.
La flexibilidad de una placa de circuito impreso ofrece varias ventajas sobre las placas de circuito impreso rígidas:
- En primer lugar, pueden fabricarse en una variedad de formas y tamaños, lo que los hace adecuados para su uso en dispositivos con formas irregulares o en aplicaciones donde el espacio es limitado;
- En segundo lugar, su capacidad de doblarse y flexionarse permite una fácil integración en productos con piezas móviles, lo que reduce la necesidad de conectores y cableado adicional;
- En tercer lugar, las placas de circuito impreso flexibles son más fiables que las rígidas, ya que son menos propensas a sufrir daños por vibraciones y golpes;
- Además, tienen una mayor resistencia al calor, la humedad y otros factores ambientales, lo que los hace ideales para su uso en entornos hostiles;
A pesar de sus muchas ventajas, las PCB flexibles tienen algunas limitaciones. Por ejemplo, pueden no ser tan duraderos como los PCB rígidos y pueden requerir protección adicional contra daños físicos. También pueden ser más difíciles de fabricar y pueden requerir experiencia y equipo especializado. Sin embargo, los PCB flexibles han demostrado ser una tecnología valiosa en muchas industrias y se espera que sigan creciendo en popularidad a medida que los dispositivos electrónicos se vuelven más pequeños y complejos.
La estructura de una PCB flexible
Los PCB flexibles (FPCB) tienen una estructura única que los distingue de los PCB rígidos tradicionales. Los FPCB se componen de varias capas de materiales flexibles, incluido un sustrato, trazas de cobre y capas de aislamiento. Estas capas luego se laminan juntas para formar un circuito completo. [2].
El sustrato es el material base del FPCB y proporciona la base para el circuito. El material de sustrato utilizado en los FPCB suele ser un polímero flexible, como la poliimida o el poliéster, que puede doblarse y flexionarse sin romperse. El material del sustrato se selecciona en función de los requisitos específicos del circuito, como el rango de temperatura de funcionamiento y la flexibilidad necesaria.
Las trazas de cobre se utilizan para crear las conexiones eléctricas entre los componentes del FPCB. El cobre es un excelente conductor de electricidad y es una opción popular para hacer trazas. El cobre generalmente se lamina sobre el sustrato con una capa adhesiva y se puede modelar para crear el diseño de circuito deseado.
Las capas de aislamiento se utilizan para separar las trazas de cobre y evitar cortocircuitos. Las capas de aislamiento se pueden fabricar con una variedad de materiales, que incluyen poliimida, poliéster o LCP. Estos materiales ofrecen excelentes propiedades de aislamiento eléctrico y pueden soportar los requisitos de temperatura y flexión de la FPCB.
El número de capas en un FPCB puede variar según la complejidad del circuito. Los FPCB pueden tener una sola capa o varias capas, y cada capa agrega trazas de cobre adicionales y capas de aislamiento. Las capas múltiples se utilizan típicamente en circuitos más complejos, lo que permite una mayor densidad de componentes y opciones de enrutamiento más amplias.
Materiales utilizados en los circuitos flexibles:
Conductores
Los conductores son el material más crítico utilizado en los circuitos flexibles. Los conductores se utilizan para crear las conexiones eléctricas entre los componentes del circuito. El cobre es el material conductor más utilizado en los circuitos flexibles debido a su excelente conductividad y rentabilidad. El cobre se puede aplicar al circuito flexible de varias maneras, incluido el grabado, la galvanoplastia o la deposición. El oro es otro material conductor popular utilizado en circuitos flexibles debido a su excelente resistencia a la corrosión y conductividad.
Adhesivos
Los adhesivos se utilizan en circuitos flexibles para unir las diferentes capas. Los adhesivos se pueden fabricar a partir de una variedad de materiales, incluidos epoxi, acrílico y poliuretano. El adhesivo que se utiliza en un circuito flexible normalmente se selecciona en función de la flexibilidad deseada, la fuerza de adhesión y el rango de temperatura de funcionamiento. El adhesivo debe ser capaz de soportar la flexión y la flexión del circuito sin romperse ni agrietarse.
aisladores
Los aisladores se utilizan en circuitos flexibles para separar las capas conductoras y evitar cortocircuitos. [3].
Los aisladores se pueden hacer de una variedad de materiales, que incluyen:
- Poliimida es el material aislante más utilizado en circuitos flexibles debido a su excelente estabilidad térmica, resistencia química y estabilidad dimensional;
- Poliéster es una opción más rentable, pero tiene menor estabilidad térmica y estabilidad dimensional que la poliimida;
- LCP es un material de alto desempeño con excelentes propiedades mecánicas y eléctricas, pero es más costoso que la poliimida y el poliéster;
Acabados
Los acabados se utilizan en circuitos flexibles para proteger las trazas conductoras de la oxidación y la corrosión. Se pueden aplicar acabados a las trazas de cobre para mejorar su rendimiento y durabilidad.
Los acabados comunes utilizados en circuitos flexibles incluyen:
- Estaño es un acabado rentable que proporciona una excelente resistencia a la corrosión, pero tiene poca resistencia al desgaste;
- Níquel es un acabado más duradero que ofrece una excelente resistencia al desgaste ya la corrosión, pero es más caro que el estaño;
- Oro es el acabado más caro pero proporciona el mejor rendimiento, ofreciendo una excelente resistencia al desgaste ya la corrosión mientras mantiene una excelente conductividad;
Tipos de PCB flexibles:
1) Circuitos flexibles de un solo lado
Estos circuitos se pueden diseñar con varias formas y tamaños, lo que los hace ideales para aplicaciones que requieren flexibilidad o formas irregulares.
Los circuitos flexibles de un solo lado se pueden usar en una amplia gama de aplicaciones, que incluyen electrónica de consumo, dispositivos médicos y sistemas automotrices. Son particularmente adecuados para aplicaciones que requieren un diseño compacto, liviano y de bajo costo.
2) Circuitos flexibles de doble cara
Los circuitos flexibles de doble cara constan de dos capas de material conductor separadas por una capa de material aislante, con cada capa unida a un material de sustrato flexible. Las capas conductoras se pueden conectar mediante orificios pasantes o vías, lo que permite diseños de circuitos más complejos.
Los circuitos flexibles de doble cara son ideales para aplicaciones que requieren circuitos más complejos o una mayor densidad de componentes. Se utilizan comúnmente en dispositivos médicos, sistemas automotrices y aplicaciones aeroespaciales, entre otros.
3) Circuitos flexibles multicapa
Los circuitos flexibles multicapa constan de tres o más capas de material conductor separadas por capas de material aislante, con cada capa unida a un material de sustrato flexible. Las capas conductoras se conectan mediante orificios pasantes o vías, lo que permite diseños de circuitos aún más complejos.
Los circuitos flexibles multicapa son ideales para aplicaciones que requieren alta densidad de componentes, circuitos complejos y transferencia de datos de alta velocidad. Se utilizan comúnmente en equipos de telecomunicaciones, hardware informático y sistemas aeroespaciales.
4) Circuitos rígido-flexibles
Los circuitos rígido-flexibles consisten en una combinación de PCB rígidos y flexibles que se unen para formar un solo circuito. Las secciones rígidas del circuito brindan soporte mecánico y estabilidad, mientras que las secciones flexibles permiten flexibilidad y movimiento.
Los circuitos rígido-flexibles son ideales para aplicaciones que requieren flexibilidad y estabilidad, como tecnología portátil, dispositivos médicos y sistemas aeroespaciales. También se usan comúnmente en aplicaciones que requieren alta densidad de componentes y circuitos complejos. [4].
Aplicaciones de PCB flexible:
Electrónica Comercial
Los PCB flexibles se utilizan ampliamente en la electrónica comercial, incluidos los teléfonos inteligentes, las tabletas y la tecnología portátil. Su flexibilidad les permite adaptarse a la forma del dispositivo, lo que los hace ideales para aplicaciones en las que el espacio es escaso. Además, los PCB flexibles ofrecen varias ventajas sobre los PCB rígidos tradicionales en términos de confiabilidad y durabilidad. Son menos propensos a fallar debido a vibraciones y golpes, y es menos probable que se rompan o agrieten cuando se someten a tensión o impacto.
Los PCB flexibles también se usan comúnmente en pantallas electrónicas, incluidas pantallas LED y pantallas táctiles. Su flexibilidad les permite doblarse y moldearse para adaptarse a la pantalla, y su diseño liviano los hace ideales para usar en dispositivos portátiles.
Automotor
Los PCB flexibles se están volviendo cada vez más populares en la industria automotriz debido a su capacidad para soportar temperaturas extremas, vibraciones e impactos. Se utilizan en una amplia gama de aplicaciones automotrices, incluidas las unidades de control del motor, los sensores de las bolsas de aire y los sistemas de iluminación.
Los PCB flexibles también se utilizan en sistemas de entretenimiento para automóviles, incluidos sistemas de audio y video, así como en tableros y paneles de instrumentos. Su flexibilidad les permite adaptarse a la forma del tablero o del panel de instrumentos, y su diseño liviano los hace ideales para usar en dispositivos portátiles.
Aeroespacial
Los PCB flexibles se utilizan en una amplia gama de aplicaciones aeroespaciales, incluidos los sistemas de navegación y comunicación, los sistemas de control de vuelo y las unidades de control del motor. Su capacidad para soportar temperaturas extremas, vibraciones y golpes los hace ideales para su uso en el duro entorno del espacio.
Los PCB flexibles se aplican en sistemas satelitales y sondas espaciales. Su diseño ligero y su flexibilidad les permiten integrarse fácilmente en los diseños pequeños y compactos necesarios para este tipo de aplicaciones.
Dispositivos médicos
Los PCB flexibles se están volviendo cada vez más populares en los dispositivos médicos debido a su capacidad para adaptarse a la forma del dispositivo y su diseño liviano. Se utilizan en una amplia gama de dispositivos médicos, incluidos dispositivos implantables, equipos de diagnóstico y sistemas de monitorización.
Los PCB flexibles son especialmente adecuados para su uso en dispositivos médicos implantables, incluidos marcapasos y desfibriladores. Su flexibilidad les permite adaptarse a la forma del dispositivo, haciéndolos menos molestos y más cómodos para el paciente. [5].
Preguntas más frecuentes
1. ¿Qué significa PCB flexible?
Esto permite que la placa de circuito impreso se doble y flexione sin romperse, lo que la hace ideal para su uso en aplicaciones en las que una placa de circuito impreso rígida tradicional no sería adecuada.
2. ¿Por qué se usa PCB flexible?
Los PCB flexibles se utilizan en una variedad de aplicaciones en las que un PCB rígido tradicional no sería adecuado. Esto incluye aplicaciones en las que la PCB debe poder doblarse o flexionarse, como en tecnología portátil, dispositivos médicos y aplicaciones aeroespaciales y militares. Los PCB flexibles también se pueden usar en aplicaciones donde el espacio es limitado, ya que se pueden diseñar para encajar en espacios reducidos más fácilmente que los PCB rígidos. [6].
3. ¿Qué es el material de PCB flexible?
Los PCB flexibles se componen de varias capas de materiales flexibles, incluido un sustrato, trazas de cobre y capas de aislamiento. El material de sustrato utilizado en los FPCB suele ser un polímero flexible, como la poliimida o el poliéster, que puede doblarse y flexionarse sin romperse. Las trazas de cobre se utilizan para crear las conexiones eléctricas entre los componentes del FPCB y las capas de aislamiento se utilizan para separar las trazas de cobre y evitar cortocircuitos.
4. ¿Cuál es la diferencia entre PCB rígido y flexible?
La principal diferencia entre los PCB rígidos y flexibles es que los PCB rígidos están hechos de materiales rígidos, como fibra de vidrio o cerámica, mientras que las PCB flexibles están hechas de materiales flexibles, como poliimida o poliéster. Los PCB rígidos son ideales para aplicaciones en las que no es necesario doblar o flexionar el PCB, mientras que los PCB flexibles son más adecuados para aplicaciones en las que es necesario doblar o flexionar el PCB, o donde el espacio es limitado.
5. ¿Cómo se fabrica una PCB flexible?
Los PCB flexibles se fabrican mediante un proceso similar al de los PCB rígidos tradicionales, pero con la adición de materiales flexibles. El proceso generalmente involucra la creación de un diseño para el circuito, aplicando las pistas conductoras al material del sustrato utilizando una variedad de técnicas, que incluyen grabado, galvanoplastia o deposición, y luego laminación de las capas para formar el circuito final [7].
6. ¿Cuáles son las características de PCB flexible?
Las características de una PCB flexible incluyen su capacidad para doblarse y flexionarse sin romperse, su capacidad para encajar en espacios reducidos, su peso ligero y tamaño compacto, y su capacidad para manejar circuitos de alta densidad con diseños complejos.
7. ¿Cuáles son los diferentes tipos de PCB?
Los diferentes tipos de PCB incluyen PCB de una capa, doble capa, multicapa, flexibles, rígido-flexibles y de interconexión de alta densidad (HDI).
8. ¿Qué es PCB vs PCBA vs PWB?
Una PCBA, o conjunto de placa de circuito impreso, es la placa de circuito completa a la que se le han soldado componentes. Un PWB, o tablero de cableado impreso, es otro nombre para un PCB.
9. ¿De qué color es la PCB flexible?
El color de una placa de circuito impreso flexible puede variar según los materiales utilizados, pero suele ser amarillo o naranja debido al uso de sustratos de poliimida o poliéster.
10. ¿Por qué ya no se usan los PCB?
Los PCB todavía se usan ampliamente en muchas aplicaciones en la actualidad. Sin embargo, existen preocupaciones sobre el impacto ambiental de los PCB debido al uso de materiales peligrosos, como el plomo y otros metales pesados. Como resultado, ha habido un impulso hacia el uso de materiales y procesos de fabricación más respetuosos con el medio ambiente en la producción de PCB.
11. ¿Cuántas capas puede tener un PCB flexible?
Los PCB flexibles pueden tener un número variable de capas, según la complejidad del circuito. Pueden tener tan solo una capa o hasta 20 o más capas. El número de capas dependerá de los requisitos de la aplicación específica y la complejidad del circuito. [8].
12. ¿Qué grosor tiene una placa PCB flexible?
El grosor de una placa PCB flexible puede variar según los materiales utilizados y los requisitos de la aplicación específica. Generalmente, los PCB flexibles son más delgados que los rígidos, con espesores típicos que van desde 0,05 mm a 0,5 mm. Sin embargo, el grosor se puede personalizar para satisfacer las necesidades específicas de la aplicación.
13. ¿Qué grosor tiene el cobre PCB flexible?
El grosor del cobre en una PCB flexible puede variar según los requisitos de la aplicación específica, pero normalmente es mucho más delgado que el cobre en una PCB rígida. El espesor del cobre en una PCB flexible puede variar de 9 micras a 70 micras, siendo los espesores más comunes 18 micras y 35 micras. [9].
14. ¿Qué tipo de PCB es más económico?
Los PCB de una sola cara son generalmente el tipo de PCB más económico, seguidos de los PCB de dos caras. Los PCB multicapa, los PCB flexibles y los PCB rígido-flexibles suelen ser más caros debido a los pasos de fabricación adicionales necesarios.
15. ¿Cómo hacer PCB flexible en casa?
Es posible hacer PCB flexibles en casa utilizando una variedad de métodos, incluido el uso de una impresora láser para transferir un diseño de circuito a un material revestido de cobre flexible y grabar el circuito con una solución de grabado. Otro método implica el uso de una máquina CNC para fresar el diseño del circuito en un material de sustrato flexible.
16. ¿Cuáles son las 4 capas de PCB?
La capa de señal contiene las trazas de cobre que forman las conexiones eléctricas entre los componentes. Las capas del plano de alimentación y tierra proporcionan una referencia sólida para las conexiones de alimentación y tierra, y la capa de máscara de soldadura protege los rastros de cobre y evita que la soldadura fluya donde no se necesita.
17. ¿Qué es una PCB de 4 capas frente a una de 6 capas?
Una PCB de 4 capas tiene cuatro capas de cobre y material aislante, mientras que una PCB de 6 capas tiene seis capas de cobre y material aislante. Las capas adicionales en una PCB de 6 capas pueden brindar opciones de enrutamiento adicionales y reducir la cantidad de interferencia de la señal, pero generalmente son más costosas de fabricar. [10].
18. ¿Qué tipo de PCB es SMT?
SMT, o tecnología de montaje en superficie, es un tipo de método de ensamblaje de PCB que consiste en montar componentes directamente en la superficie de una PCB en lugar de insertarlos a través de orificios en la placa. Los componentes SMT suelen ser más pequeños y compactos que los componentes de orificio pasante, lo que los hace ideales para usar en aplicaciones donde el espacio es limitado.
19. ¿Cuál es la vida útil de un PCB?
La vida útil de un PCB puede variar según los materiales utilizados y las condiciones de almacenamiento. En general, un PCB se puede almacenar durante varios años si se mantiene en un ambiente seco y fresco, lejos de la luz solar directa.
20. ¿Son lo mismo PCB y Arduino?
No, PCB y Arduino no son lo mismo. PCB, o placa de circuito impreso, es la placa física que contiene las conexiones eléctricas entre los componentes. Arduino es una marca de placa de microcontrolador que utiliza una PCB para conectar sus componentes.
21. ¿PCB y PWB son lo mismo?
Sí, PCB y PWB (placa de cableado impreso) son lo mismo. Ambos se refieren a la placa física que contiene las conexiones eléctricas entre los componentes.
22. ¿De qué material es la placa de circuito impreso PCB?
Los PCB pueden estar hechos de una variedad de materiales, pero el material más común utilizado es la fibra de vidrio reforzada con resina epoxi. Se pueden usar otros materiales, como poliimida, poliéster o cerámica, para aplicaciones flexibles o de alta temperatura. Las trazas de cobre en la placa de circuito impreso suelen estar hechas de lámina de cobre.
23. ¿Puedo hacer un PCB flexible en casa?
Si bien es posible hacer una placa de circuito impreso flexible en casa utilizando una variedad de métodos de bricolaje, generalmente se recomienda trabajar con un fabricante de placas de circuito impreso calificado para obtener el más alto nivel de calidad y confiabilidad.
24. ¿Cuál es la vida útil de un PCB flexible?
La vida útil de una PCB flexible puede variar según una variedad de factores, incluidas las condiciones de almacenamiento y los materiales específicos utilizados en la construcción de la PCB. En general, se recomienda seguir las pautas del fabricante para el almacenamiento y la manipulación para garantizar la vida útil más larga posible.
25. ¿Es lo mismo una PCB que un Arduino?
No, una PCB (placa de circuito impreso) es una placa física que contiene componentes eléctricos, mientras que un Arduino es una placa de microcontrolador que se puede usar para controlar varios dispositivos electrónicos.
26. ¿PCB y PWB son lo mismo?
Sí, PCB (placa de circuito impreso) y PWB (placa de cableado impreso) son dos términos que a menudo se usan indistintamente para referirse al mismo tipo de placa de circuito electrónico.
27. ¿Qué materiales se utilizan para fabricar PCB flexibles?
Los PCB flexibles generalmente se fabrican utilizando una combinación de materiales de sustrato flexibles (como poliimida), materiales conductores (como cobre), adhesivos (como acrílico) y acabados (como oro o plata).
Vídeo útil: ¿Qué es FPC? | Conocimiento de PCB
Referencias
- https://www.proto-electronics.com/blog/flexible-pcbs-advantages-disadvantages
- https://www.pcbnet.com/blog/que-es-un-pcb-flexible/
- https://www.raypcb.com/the-features%E3%80%81advantages-and-disadvantages-of-flexible-printed-circuit-fpc/
- https://www.rigiflex.com/faq/que-es-una-placa-de-circuito-impreso-flexible
- https://www.mclpcb.com/blog/flex-materials-construction/
- https://www.allflexinc.com/circuitos-flexibles/
- https://www.rs-online.com/designspark/flexible-printed-circuit-board-introduction-and-importance
- https://www.pcbway.com/pcb_prototype/What_is_Flexible_PCB.html
- https://www.sfcircuits.com/pcb-production-capabilities/flex-pcbs
- https://www.pcbgogo.com/Blog/Flexible_Printed_Circuits__Types__Benefits_and_its_Applications_by_PCBGOGO.html
