PCB Flexible Vs. Rígida: ¿Qué tan Adaptable es tu Enfoque de Diseño?

Gloved hand holding a flexible schematic of a circuit

Después de trabajar en múltiples proyectos para un cliente exigente, a menudo alivio mi estrés en un gimnasio local de artes marciales. Cuando era adolescente, era bastante flexible y no tenía problemas para dar patadas. Estos días, sin embargo, mis patadas están algo restringidas por mis piernas rígidas; simplemente no soy tan flexible como solía serlo. Por supuesto, la flexibilidad y la rigidez también son conceptos importantes fuera del gimnasio de artes marciales. Al diseñar PCB, por ejemplo, la elección de PCB flexible frente a PCB rígido puede influir en todo tu enfoque de diseño.

En electrónica, es posible que cambies de PCB rígido a PCB flexible, ya que el crecimiento de los dispositivos portátiles inteligentes y la Internet de las Cosas (IoT) exigen a la electrónica una forma flexible. Nos guste o no, las habilidades de diseño de PCB flexibles se están convirtiendo lentamente en una habilidad valiosa en la industria electrónica.

¿Cuándo y por qué deberías usar PCB Flexible?

Si bien la producción de PCB flexibles puede no ser la más barata, su flexibilidad permite un mayor nivel de funcionalidad que la que pueden lograr las PCB rígidas. El hecho de poder doblarse sin romper su pista permite que la PCB flexible se pueda colocar fácilmente en dispositivos portátiles inteligentes con un espacio muy limitado.

La electrónica construida en PCB flexibles también es más duradera, ya que la baja masa de la PCB reduce significativamente cualquier riesgo de daños por vibraciones. Además de eso, las PCB flexibles están hechas de poliimida, que puede tolerar temperaturas extremas. Esto hace que las PCB flexibles sean ideales para dispositivos que operan en entornos de alta temperatura. Debido a sus diversos beneficios, los PCB flexibles están creciendo en demanda dentro de la industria electrónica.

 
 A circuit that has flex routing

Se dobla o se rompe cuando se trata de diseño de PCB flexible. 

Consideraciones al Diseñar con PCB Flexible

Cuando trabajas con una PCB rígida, es probable que tus preocupaciones impliquen comprimir cientos de componentes en una PCB pequeña o asegurarte de que los componentes analógicos estén separados de los digitales correctamente. En el diseño rígido de PCB, tus preocupaciones se basan exclusivamente en la electrónica. Cuando cambias al diseño de PCB flexible, estas preocupaciones también cambian.

Originalmente se utilizaban en la época de la Segunda Guerra Mundial, las PCB flexibles se diseñaron inicialmente para reemplazar los arneses de cables hechos a mano que eran propensos al error humano. Las pequeñas tiras de cobre en las PCB flexibles permiten conexiones de alta densidad. Sin embargo, las habilidades de la electrónica por sí solas no son suficientes para construir PCB flexibles; se necesita conocimiento mecánico, ya que las pistas y los componentes de cobre están sometidos a estrés mecánico debido a la naturaleza de la PCB flexible.

Un criterio importante cuando se diseña con PCB flexible es la relación de flexión. Expresado como una relación de radio de curvatura contra el grosor de la PCB flexible, la relación de curvatura no puede descender por debajo de un umbral mínimo. Si la relación de curvatura disminuye, el circuito se vuelve vulnerable a fallas mecánicas. Además, el área de plegado de la PCB flexible es particularmente sensible a los cambios en el ancho o la dirección del cobre. Los agujeros en el área de la curva también deben evitarse a toda costa.

Junto con estas consideraciones, aquí hay consejos adicionales de diseño de PCB flexible para ayudarte a minimizar los defectos de producción:

Evita el apilamiento I-Beam: en el diseño de PCB rígidas, puedes tener trazas paralelas una encima de la otra en las capas superior e inferior sin ningún problema. Pero cuando estás diseñando PCB flexibles, las huellas no deben apilarse una encima de la otra, ya que esto podría disminuir la flexibilidad del circuito.

Curvas de Enrutamiento en el Área de Curvatura: cuando estás enrutando esquinas en una PCB rígida, tu preocupación es si las esquinas en ángulo recto causan interferencia electromagnética (EMI) o generan puntos de calor en un circuito de alta corriente. La forma de las pistas en el área de plegado puede hacer o deshacer fácilmente tu PCB flexible. Siempre es recomendable evitar cambiar la dirección de la pista en el área de la curva. Si el cambio es inevitable, se prefiere una esquina suave en lugar de la típica esquina afilada de 45° en PCB rígidas.

Compresión versus Estiramiento: en las PCB rígidas, generalmente no hay reglas estrictas sobre el enrutamiento de conductores pequeños de menos de 7 milésimas de pulgada. Sin embargo, en el diseño de PCB flexible, se deben considerar los efectos de la compresión y el estiramiento. El enrutamiento de conductores pequeños en el lado interno de la curva puede reducir la probabilidad de daños en la vía, ya que los conductores más pequeños toleran mejor la compresión que el estrés.

Aumenta el Ancho del Conductor Cuando Sea Posible: la PCB flexible ahorra un espacio precioso en tus electrónicos. Pero si crees que tener pistas pequeñas es un buen enfoque, no podrías estar más lejos de la verdad. La regla de oro con el ancho de la pista es que debe ser al menos cinco veces el grosor de la lámina de cobre de la PCB flexible. Deberías hacer que esta regla sea aplicable a todas tus pistas, excepto en ciertas situaciones en las que deben pasar por los pequeños espacios entre las almohadillas.

 
Assorted colored and different width wiring traces

Hazte con el cableado y las rutas correctas que harán el trabajo para tus diseños.

Trabajar en PCBs flexibles puede ser más fácil con el software de diseño de PCB creado para mejorar tu flexibilidad sin restricciones adicionales. El modo de planificación del tablero Altium Designer® te permite especificar fácilmente la línea de curvatura y el radio cuando organizas capas de apilamiento. Si deseas trabajar en el diseño de tu placa de manera eficiente, deja que tu software de diseño haga el trabajo difícil por ti para visualizar el diseño.

¿Necesitas más ayuda con tu diseño de PCB flexible? Ponte en contacto con un experto en Altium.

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