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Eletrónica FPC – Tudo o que precisa de saber sobre Eletrónica Flexível

Eletrónica FPC

Em Eletrónica FPC, Deve estar habituado a ver os componentes internos de um computador compostos por placas de circuito rígidas e retilíneas.

Mas a Eletrónica FPC é uma mudança de paradigma da norma a que estamos acostumados.

É a tecnologia que sustenta os ecrãs dobráveis ​​de smartphones e uma ampla gama de dispositivos com HMI transformado.

A eletrónica flexível possibilita grande capacidade de forma, pesos leves, durabilidade e uma boa relação custo-eficácia.

Também tem o potencial de poder substituir as placas múltiplas rígidas e conectores pelo seu layout único e flexível.

Esta tecnologia não só é verdadeiramente emocionante como também proporciona uma série de vantagens na indústria transformadora.

Neste ficheiro, vamos fornecer-lhe uma avaliação atualizada das perspetivas de placas de circuitos impressos flexíveis.

Eletrónica Flexível

O que é Eletrónica flexível

A eletrónica flexível, também chamada de circuitos flex, inclui dispositivos eletrónicos montados em substratos plásticos flexíveis, como películas condutoras de poliéster.

Os componentes eletrónicos da eletrónica flexível são idênticos aos do PCB rígido. Mas, mais importante ainda, a sua flexibilidade cria enormes diferenças entre a eletrónica flexível e os PCB.

Outros materiais populares de substrato plástico que pode usar para placas de circuito flexíveis incluem a poliamida e o PEEK.

Também pode usar substratos de silício que são diluídos através de técnicas de gravação.

Ao fazer isto, consegue embutir os substratos de silício com grande flexibilidade.

E este grau de flexibilidade abre invariavelmente um novo mundo de possibilidades.

Aplicações de Eletrónica Flexível

A rigidez dos PCB impõe limitações à sua adequação em aplicações em que a flexibilidade, a eficiência espacial e a relação custo-eficácia são de importância crítica.

Um exemplo de tais aplicações são os sistemas eletrónicos que requerem 3 eixos de conexões elétricas, tais como câmeras.

Nestes casos, a eletrónica FCB é a melhor aposta.

Segue-se um resumo das áreas chave a reter, nas quais a eletrónica FCB se presta a uma grande utilização:

1.Computador

A eletrónica flexível está presente na cabeça de impressão em movimento das impressoras.

É igualmente usada para retransmitir sinais enviados ao braço móvel que carrega as cabeças de leitura/gravação das unidades de disco.

A eletrónica flexível também é usada para criar a matriz de comutação nos teclados de computador.

Computador

2. Tecnologia LCD

O substrato plástico flexível da eletrónica flexível pode ser uma excelente alternativa ao vidro na produção de LCD.

Isto introduz ampla flexibilidade em todo o sistema, uma vez que a película no topo do substrato tem geralmente alguns micrómetros de espessura.

 

3. Tecnologia de Díodos Emissores de Luz Orgânicos (OLED’s)

Os OLED’s são alternativas apreciadas às luzes de fundo devido aos seus atributos de exibição flexíveis.

Pode melhorar a utilização de OLED’s, tornando-os ainda mais flexíveis.

4. Conjuntos Eletrónicos

As placas de circuitos flexíveis constituem um meio de ligação de componentes eletrónicos, tais como resistências, condensadores, circuitos integrados, etc.

No entanto, a sua aplicabilidade pode também proporcionar meios para interligar múltiplos conjuntos eletrónicos de forma direta ou através de conetores.

 5. Automóveis

A eletrônica flexível presta-se a várias utilizações nos automóveis.

Compartimentos como os comandos de capota inferior, sistemas ABS, painéis de instrumentos, etc., todos podem explorar as virtudes dos circuitos flexíveis.

Automóveis

6. Dispositivos Eletrónicos para Consumo

Desde câmeras a sistemas de entretenimento e equipamentos de desgaste, há uma série de dispositivos eletrónicos de consumo para os quais a FCB é de grande utilidade.

 7. Aplicações Industriais 

Os dispositivos industriais, incluindo dispositivos médicos e sensores, têm diferentes necessidades de circuitos elétricos flexíveis e interligados.

 8. Células solares

As células solares flexíveis já são amplamente utilizadas na alimentação de satélites.

Além de serem leves, também podem ser facilmente dobrados antes do lançamento e, em seguida, implantados no meio do voo.

Parece-lhe bem? Então, espere até saber mais sobre eletrónica flexível em seguida.

Eletrónica FPC

O que é FPC em eletrónica?

Os circuitos impressos fabricados (FPC) são dispositivos eletrónicos flexíveis com um revestimento de proteção que aumenta o seu desempenho.

Geralmente, incluem uma película fina de polímero isolante que hospeda circuitos eletrónicos de vários padrões.

Estes circuitos elétricos são feitos num revestimento fino de polímero, ou em qualquer revestimento similar, ou ainda de laminações que oferecem uma camada extra de proteção.

Você também pode fazer eletrónica FPC usando tecnologia fotolitográfica.

Na verdade, há uma infinidade de materiais isolantes não condutores que pode usar para proteger o circuito da interferência elétrica, do desgaste e do tempo.

Todos eles têm um conjunto distinto de vantagens e desvantagens que tornam cada um deles mais adequado para certas aplicações do que outros.

Eletrónica FPC

Assim, uma vez que você pode fazer eletrónica FCB usando vários métodos, precisa de ter uma compreensão abrangente dos vários tipos de FPC.

Os tipos mais populares de FPC’s são FPC’s de camada única, de dupla face e de multicamadas.

Com um conhecimento aprofundado dos vários tipos de FPC’s, estará mais bem equipado para aproveitar as suas vantagens.

Assim, será capaz de superar as muitas limitações dos PCB’s, uma vez que os FPC’s podem hospedar os mesmos componentes eletrónicos que os PCB.

Alguns dos aplicativos em que os FPC’s têm mais peso sobre os PCB’s incluem:

  • Eletrónica com pacotes compactos e portáteis em que as ligações elétricas devem ser mantidas em 3 eixos, tais como câmaras.
  • Dispositivos eletrónicos que se dobram ou torcem durante a utilização normal.
  • Conjuntos elétricos que exigem interconexões entre subconjuntos, tais como os sistemas elétricos em automóveis, satélites e instalações tecnológicas locais.

Nesses casos, os FCB’s são ainda mais leves e eficientes do que os escudos de fios.

♦ Uma série de outros aparelhos elétricos em que a eficiência espacial e a ponderação são considerações fundamentais.

A lista continua a crescer a cada dia, à medida que a tecnologia continua a avançar.

Mas para forjar expectativas futuras válidas para esta tecnologia, é necessário entender a sua evolução até agora.

A evolução da Eletrónica FPC

Uma coisa parecida com uma placa de circuito impresso Flex surgiu pela primeira vez como resultado das experiências de Galileu.

A sua conceção do que seria um dispositivo eletrónico FCB caracterizava-se por uma folha de papel revestida por parafina e alojando um metal condutor.

Ao longo dos séculos seguintes, as teorias dos circuitos flexíveis continuaram a evoluir em grandes círculos.

Thomas Edison expôs uma vez num dos seus livros uma insinuação aos circuitos flexíveis.

A evolução da Eletrónica FPC

A sua teoria centrava-se no revestimento de papel de linho com uma mistura de padrão de goma de celulose e pó de grafite.

Na década de 1950, Roger Curtis e Cledo Brunetti expuseram materiais isolantes adequados para utilização na fabricação de circuitos flexíveis.

Durante esse mesmo período, a Photo Circuits Corporation divulgou as suas descobertas inovadoras sobre eletrónica FPC.

Outro grande avanço aconteceu quando Victor Dahlgren e Royden Sandes se propuseram substituir os arneses por um ajuste semelhante, nos circuitos flexíveis.

Um grupo de engenheiros japoneses fez proliferar a aplicabilidade da tecnologia.

Encontrará vestígios destes primeiros trabalhos em todas as peças da eletrónica FCB moderna.

Mas, ao contrário do que pode encontrar nas primeiras versões de circuitos flex, a tecnologia moderna destes circuitos integra funções ativas e passivas.

Vantagens da Eletrónica FPC

  • Podem servir como um substituto viável para placas e conetores rígidos múltiplos.
  • Os circuitos de lado único são adequados para utilização em dispositivos com formas flexíveis.
  • Podem ser empilhados em várias configurações.

Desvantagens da Eletrónica FPC

  • Pode revelar-se mais dispendiosa do que os PCB’s rígidos em algumas configurações.
  • Pode ser mais suscetível a danos em determinadas aplicações.
  • Torna o processo de montagem mais complicado.
  • As reparações podem ser mais difíceis ou insustentáveis.

FPC PCB

Em certos casos, podem complementar-se e substituir-se mutuamente.

Mas é importante notar que FCB’s têm uma gama mais ampla de aplicabilidade do que os PCB’s.

Uma placa de circuito impresso, ou PCB, é uma placa que hospeda circuitos elétricos.

Através das suas múltiplas camadas, pode executar várias funções simultaneamente e lidar com transmissões de alta corrente.

FPC PCB

Claro que, neste momento, já percebeu que a maior diferença entre os dois são os materiais nos quais imprimem o circuito.

Teoricamente, a diferença é que em vez de gravarem as impressões numa placa rígida, imprimem-nas numa folha de plástico flexível.

Mas a folha de plástico não é um simples material.

A estrutura das folhas é muito mais complicada.

Ela apresenta películas de cobre, assim como outros “traços” condutivos como traços de prata impressos numa superfície flexível.

Além disso, os” traços” no plástico têm uma maquilhagem muito complexa, que à primeira vista parece tinta.

Estes “traços” compreendem materiais que são melhores condutores de eletricidade do que fios e soldadura.

As qualidades desses materiais complexos realmente tornam um dispositivo fácil de usar.

Mas se estiver a produzir dispositivos eletrónicos para PCB ou FPC, há dois fatores cruciais que determinam a qualidade da aplicação.

Em primeiro lugar, a qualidade dos materiais e, em segundo lugar, as ferramentas de PCB e os procedimentos de montagem.

Uma das formas mais eficientes de montar PCB’s e FPC’s é pressionando uma “barra quente” em todos os terminais, soldando-os simultaneamente.

Se não puder usar a ‘barra quente’, pode optar pelo método de refluxo aquecido por impulso.

O refluxo aquecido por impulso é um processo de soldagem que envolve o aquecimento de peças pré-impregnadas, revestidas de solda que derretem, fluem e solidificam em novas estruturas.

Agora, no capítulo que apresentamos em seguida, vamos ver de forma mais aprofundada o processo de refluxo de calor.

Soldagem de FPC em PCB

Metodologia

Soldagem de FPC em PCB Metodologia

O refluxo aquecido por impulso é um processo em que os componentes pré-impregnados, revestidos por solda, são aquecidos para ligar as peças à solda.

Neste procedimento, você começa a aquecer as peças até que a solda derrete e flui.

E quando a solda derretida se solidifica, forma ligações eletroquímicas permanentes com as peças.

A principal diferença entre a solda aquecida por impulso e o processo de solda tradicional é que o primeiro usa o térmodo.

Um térmodo é um elemento de aquecimento que passa por um ciclo de aquecimento e resfriamento sob uma certa pressão em cada conexão de solda.

O térmodo, colocado no topo da cabeça de solda de refluxo, recebe energia através de um controlo aquecido por impulso.

Também fornece feedback ao controlo para permitir uma aplicação de calor consistente.

A cabeça de solda facilita os contatos de moagem entre as duas partes.

Quando a pressão é suficiente, a cabeça induz o comando para desencadear um ciclo de aquecimento do térmodo.

O térmodo transfere calor para as partes para derreter a solda entre elas.

À medida que as soldas fundidas começam a fluir, elas criam uma coalescência entre as peças de solda das duas partes.

As soldas de coalescência arrefecem e solidificam-se, formando novas juntas após o fim do ciclo de refluxo.

Eletrónica FPC

Para a junta de solda ser suficientemente boa, deve unir ambas as superfícies e provocar a humidificação (fluxo de solda) nas superfícies de ambas as partes. Além disso, a solda gravita para os lados das peças quando derrete.

Por isso, é crucial que a placa de circuito flexível tenha uma largura menor do que as almofadas de PCB.

Esta configuração cria espaço nos lados da plataforma flex para que as soldas fluam para dentro.

E isto permite que a almofada flex acomode a quantidade de solda do PCB sem quaisquer complicações.

As principais características da solda de refluxo aquecida por impulso.

As regras que regem o procedimento de refluxo aquecido por impulso são diferentes das que orientam a soldagem tradicional.

Para os iniciantes, a conceção conjunta e o controlo das quantidades de solda são vitais para uma soldagem bem-sucedida no refluxo.

O desenho conjunto desempenha um papel crucial na determinação da largura da janela do processo.

Ele também pode acomodar os fluxos de solda para compensar quaisquer inconsistências que ocorram durante o processamento anterior.

Além disso, o controlo sobre o ciclo de solda termódica ajuda-o a minimizar e reduzir o peso das almofadas do circuito.

Em seguida, especificamos os principais aspetos do processo de aquecimento na soldagem de refluxo aquecido por impulso:

Pré-Aquecimento

Pode obter um térmodo moderno que meça até 5cm de comprimento para atingir a temperatura de soldagem em dois segundos.

Nesse hiato, o térmodo remove a camada de óxido para induzir a humidificação.

No entanto, o pré-aquecimento só é adequado quando os dissipadores de calor afetam o térmodo excessivamente e quando a aplicação tem substratos delicados.

 

Elevação

O tempo médio de elevação dos térmodos é de 1.5 – 2 segundos.

Mas pode programar o tempo de elevação para controlar a taxa de aquecimento de forma mais precisa.

Refluxo

Também pode programar esta fase.

Pode programar o tempo em incrementos de 0.1 segundos e a temperatura em incrementos de 1 grau.

A temperatura típica na área de contato entre a junta de solda aberta e o térmodo é de 280 – 330C.

Mas uma vez que o térmodo sofra perdas de transferência térmica, deve aquecê-lo de forma a obter uma temperatura mais alta.

A sua temperatura deve subir para cima de 180C, altura em que a solda começa a refluir.

No entanto, é aconselhável usar o tempo e temperatura mínimos.

Isso minimiza as hipóteses de danos e dá-lhe maior controlo na formação da junta.

Arrefecimento

Também pode programar para temperatura fria para terminar o processo de aquecimento quando a solda solidifica para formar as juntas.

Você pode fazer isso programando a fonte de alimentação para inverter o relé que controla o fluxo de ar para reduzir a temperatura.

Como a maioria dos circuitos tem um dissipador de calor muito maior, a solda terá uma temperatura mais baixa do que o térmodo.

Portanto, é aconselhável programar a temperatura libertada para 180C.

A esta temperatura ideal, as hipóteses de encontrar um ponto seco são mínimas.

Arrefecimento

Então, até agora, examinamos os processos de combinação de placas de FPC e PCB em eletrónica.

Mas está preparado para saber mais sobre os processos de montagem de circuitos elétricos?

PCB & FPC & PCBA

Um PCBA, ou conjunto de placa de circuito impresso, é a placa que contém os componentes solados e instalados de um PCB, de modo a realizar as funções eletrónicas pretendidas para as quais o PCB foi projetado.

Um PCBA, ou conjunto de placa de circuito impresso

Pode obter um PCBA depois de instalar vários componentes no PCB de acordo com a aplicação que deseja criar.

Um PCB requer, portanto, um conjunto diferente de materiais do que um PCB.

A lista de materiais para um PCBA inclui resistências, circuitos integrados, transístores, capacitores, etc.

Um dos métodos mais amplamente utilizados que pode usar para obter um PCBA é através do aquecimento do forno de refluxo.

Este processo estabelece uma conexão mecânica entre o PCB e os componentes eletrónicos.

Isto impregna traços e vias condutoras nos substratos não condutores das folhas de cobre revestidas dos PBC’s.

Outra etapa importante no processo de montagem de placa de circuito impresso é exportar a lista de componentes do arquivo de projeto do PBC.

Depois de fazer isso, pode continuar a preparar os componentes sozinho, ou recorrer a uma fábrica de PCBA.

Pode usar algumas ferramentas de PCB para soldar os componentes manualmente.

Também pode usar uma máquina pick and place para colocar o PCB ou o FPC num forno de refluxo.

A diferença nos processos de fabrico de PCB e de PCBA

Os processos de fabricação de uma placa de circuito são muito diferentes dos processos de montagem de circuito elétrico.

A fabricação de circuitos implica normalmente o desenvolvimento das placas, o revestimento dos substratos e a conceção dos protótipos FPC ou PCB.

 No entanto, é imperativo fazer as melhores escolhas de materiais para FPC’s, PCB’s e PCBA’s.

Mas a escolha do projeto de PCB ou FPC torna-se ainda mais crítica na montagem do PCB do que na fabricação do PCB.

De facto, os processos utilizados na montagem dos componentes de um PCB ou de um FPC dependem da conceção de circuito eletrónico escolhida.

Tipos de Métodos de Montagem de Componentes Eletrónicos de PCB e de FPC

Basicamente, todos os métodos de montagem de componentes de FPC e de PCB podem ser agrupados em duas categorias:

O método através do orifício através do qual os componentes ocupam os seus lugares nos furos; e a técnica de montagem da superfície (SMT), onde os componentes são integrados nas secções exteriores da placa eletrónica.

No entanto, é aconselhável que utilize ferramentas de PCB automatizadas para montar um PCB quando há um grande número de componentes.

Pode usar a colocação por máquina que lhe permite implantar ondas em massa ou fornos de refluxo.

E pode também usar a gravação manual para PCBA de pequena escala.

Conclusão

A eletrónica flexível abriu-nos um novo mundo de possibilidades.

Agora podemos pensar em ter dispositivos móveis de entretenimento, smartphones dobráveis, RFID transparentes, e-papers, etc. como produtos eletrónicos de consumo viáveis.

A eletrónica FPC possui as vantagens de custo-benefício, leveza e capacidade de forma em relação às tecnologias atuais de silício.

Por isso, está preparada para servir a próxima geração de dispositivos eletrónicos de consumo leves, portáteis e rentáveis.

E nós temos estado na vanguarda deste desenvolvimento.

Temos a experiência e as facilidades para o lançar no futuro da eletrónica flexível.

Contacte-nos hoje e deixe-nos ajudá-lo a tornar realidade as imensas possibilidades da eletrónica FPC.

Hommer
Hola, soy Hommer, el fundador de WellPCB. Hasta ahora tenemos más de 4.000 clientes en todo el mundo. Si tiene alguna pregunta, no dude en ponerse en contacto conmigo. Gracias por adelantado.

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