¿Qué es una placa de circuito impreso rígida-flexible? Definición, ventajas y aplicaciones

¿Busca una forma de fabricar componentes electrónicos que se doblen y retuerzan? Placas de circuito impreso rígido-flexibles puede ser la solución. Estas placas de circuitos especiales combinan piezas rígidas y flexibles para crear componentes electrónicos que funcionan en espacios reducidos. Conozcámoslo todo sobre ellas y por qué se están haciendo tan populares en la tecnología moderna.

¿Qué es un circuito impreso rígido-flexible?

A PCB rígido-flexible es un tipo especial de placa de circuito que reúne secciones rígidas y capas flexibles en un mismo diseño. Es como tener una placa de circuito rígida normal (la parte rígida) conectada a tiras de circuito flexibles (la parte flexible), ¡todo en una sola pieza!

Las secciones rígidas son de fibra de vidrio - el mismo material que se utiliza en las placas de circuitos normales. Estas zonas rígidas permiten colocar componentes como chips y conectores. Las secciones flexibles utilizan un material llamado sustrato de poliimida que puede doblarse sin romperse.

Lo que hace especiales a estas tablas es su diseño en 3D en lugar de simplemente planas. Esto significa que pueden plegarse y caber en espacios a los que las tablas normales no llegan.

¿Cómo funcionan las placas de circuito impreso rígido-flexibles?

Cuando los ingenieros diseñan placas de circuito impreso rígido-flexibles, las crean con capas apiladas:

• Zonas rígidas con fibra de vidrio para componentes de montaje
• Zonas flexibles con poliimida que se puede doblar
• Trazas de cobre que atraviesan ambas secciones
• Capas de recubrimiento que protegen los circuitos

La magia se produce cuando se fabrican estas placas. Un taladro láser especial crea unos agujeros diminutos llamados microvías que conectan las distintas capas. Las secciones flexibles se construyen para tener un radio de curvatura - cuánto pueden curvarse sin dañarse.

Estas placas pueden manejar señales de alta frecuencia muy bien. Mantienen las señales limpias incluso cuando la placa se dobla, lo que es importante para cosas como los dispositivos inalámbricos.

Ventajas de las placas de circuito impreso rígido-flexibles

Las placas de circuito impreso rígido-flexibles ofrecen muchas ventajas sobre las placas normales:

Reducción de espacio y peso

Más pequeño y ligero dispositivos son posibles con las placas rígido-flexibles. Al doblar el circuito en formas tridimensionales, caben más componentes electrónicos en menos espacio. Por eso se utilizan en:

• Smartphones con muchas prestaciones
• Instrumentos médicos que deben ser pequeños
• Tecnología portátil que no debería pesar

Durabilidad

Una de las mayores ventajas es menos conectores. Las placas de circuito impreso normales necesitan conectores en los puntos de unión, pero las rígido-flexibles son de una sola pieza. Es decir:

• 60% menos fallos en comparación con las placas normales con conectores
• Mejor rendimiento en situaciones con vibraciones
• Mayor vida útil de los dispositivos

Personalización

Los ingenieros pueden crear formas 3D personalizadas para encajar exactamente donde la electrónica necesita ir. Esto es perfecto para:

• Espacios curvos en los salpicaderos de los coches
• Sistemas aeroespaciales complejos donde el espacio es limitado
• Productos sanitarios que deben adaptarse al cuerpo humano

Eficiencia de costes

Aunque los PCB rígido-flexibles cuestan más al principio, suelen ahorrar dinero con el tiempo porque:

• El montaje es más sencillo con menos piezas
• Las pruebas son más fáciles con una placa en lugar de varias
• Los costes de reparación se reducen con menos puntos de conexión

Aplicaciones comunes

Las placas de circuito impreso rígido-flexibles brillan en muchos sectores diferentes:

Aplicaciones médicas

En el campo de la medicina, estos PCB son perfectos para dispositivos que van dentro del cuerpo o necesitan ser portátiles. Pueden hacerse lo bastante pequeños para:

• Audífonos
• Medidores de glucosa en sangre
• Instrumentos quirúrgicos con electrónica incorporada

Aeroespacial y defensa

La industria aeroespacial adora las placas de circuito impreso rígido-flexibles porque:

• Reducir el peso (muy importante para volar)
• Soporta temperaturas extremas
• Resiste las vibraciones durante el lanzamiento
• Puede encajarse en los espacios de forma irregular de los aviones

Acerca de 40% de sistemas aeroespaciales ahora utilizan placas de circuito impreso rígido-flexibles para ahorrar peso.

Electrónica de consumo

Fíjese en los modernos smartphones y cámaras: muchos utilizan placas de circuito impreso rígido-flexibles para:

• Conectar la placa base a la pantalla
• Encaje los aparatos electrónicos en fundas delgadas
• Permitir que partes como las cámaras se muevan

Aplicaciones de automoción

Los coches son cada vez más inteligentes, y las placas de circuito impreso rígido-flexibles ayudan a ello:

• Conexión de las pantallas del salpicadero
• Instalación de sensores en espacios reducidos
• Funcionamiento fiable a pesar de las vibraciones del motor

Las pruebas demuestran que los tableros rígido-flexibles tienen 90% menos fallos de campo que las placas de circuito impreso tradicionales en aplicaciones de automoción.

Retos y soluciones de diseño

Crear placas de circuito impreso rígido-flexibles no siempre es fácil. He aquí algunos retos y cómo los resuelven los diseñadores:

Gestión térmica

El calor puede acumularse en espacios reducidos. Las soluciones incluyen:

• Planos de cobre que propagan el calor
• Diseños especiales que permiten el flujo de aire
• Vías térmicas que ayudan a evacuar el calor

Selección de materiales

Elegir los materiales adecuados es crucial:

• Poliamida es el más común para zonas flexibles - soporta bien el calor
• PET (un tipo de plástico) es más barato pero menos resistente al calor
• Los adhesivos deben seleccionarse cuidadosamente para mantener las capas unidas

Desafíos de las pruebas

Probar estas complejas placas requiere enfoques especiales:

• Pruebas de flexión para garantizar la durabilidad de las secciones flexibles
• Inspección por rayos X para comprobar las capas internas
• Después de IPC-6013 normas de calidad

Rigid-Flex frente a las placas de circuito impreso tradicionales

¿Cómo se comparan las placas de circuito impreso rígido-flexibles con otras opciones? Veámoslo:

Placas de circuito impreso rígidas y flexibles

• Placas de circuito impreso flexibles: Muy flexible, pero no soporta bien los componentes pesados
• Rígido-Flexible: Dispone de zonas rígidas para el montaje de componentes y secciones flexibles

Rigid-Flex frente a PCB rígidos

• PCB rígidos: Rígido, no se puede doblar en absoluto, necesita conectores entre las tablas
• Rígido-Flexible: Incluye secciones rígidas y flexibles en una sola pieza

La ventaja híbrida

Las placas de circuito impreso rígido-flexibles ofrecen lo mejor de ambos mundos:

• Soporte de componentes de zonas rígidas
• Adaptabilidad de la forma a partir de zonas flexibles
• Menos conectores significan menos puntos de fallo

Preguntas frecuentes sobre las placas de circuito impreso rígido-flexibles

Conclusión

Las placas de circuito impreso rígido-flexibles están cambiando la forma de fabricar componentes electrónicos. Al combinar piezas rígidas y flexibles en una sola placa, permiten a los ingenieros crear dispositivos:

• Más pequeño y ligero
• Más fiable
• Cabe en espacios que las pizarras tradicionales no pueden

A medida que la electrónica se haga más pequeña y compleja, las placas de circuito impreso rígido-flexibles cobrarán aún más importancia. En productos sanitarios a satélites espaciales, estas versátiles placas ayudan a hacer posible la tecnología moderna.

Cuando se necesita una placa de circuito impreso que se pueda doblar pero que siga manteniendo los componentes, la tecnología PCB rígido-flexible ofrece la solución perfecta. Su tasa de crecimiento de 8,5% al año demuestra lo valiosa que se ha vuelto esta tecnología.