Para implementar múltiples funciones de los dispositivos electrónicos, el trazado de las PCB (placas de circuito impreso) se vuelve más denso con la mejora de la densidad de E/S de los componentes, lo que conduce al aumento del número de capas de construcción de la PCB de una capa, dos capas a tres capas o incluso más, resultado del incremento de la densidad de interconexión y la reducción del paso. Para eliminar las líneas finas y el paso, se ha desarrollado la tecnología de vías apiladas utilizando microvías rellenas metalizadas. Todas las tecnologías de vías apiladas brindan a los diseñadores de PCB un mayor grado de libertad en cuanto a la disposición de componentes con paso fino y capas de construcción óptimas. Para obtener las mejores capacidades de fabricación, la tecnología de vías apiladas permite un trazado/espaciado aceptable. Sin embargo, este tipo de PCB de construcción no solo presenta problemas de tamaño y rendimiento, sino que su costo de fabricación difícilmente satisface los requisitos de los clientes.
El progreso de la tecnología de interconexión también afecta las exigencias sobre las características de los materiales. En el proceso de fabricación de PCB, el material dieléctrico debe ajustarse a los requisitos de manufactura y todas sus características presentan tolerancias rigurosas. La estabilidad dimensional del sustrato utilizado para la fabricación y el ensamblaje de PCB es una propiedad sumamente importante. Para que una serie de diferentes materiales dieléctricos sea aplicable de manera efectiva a la fabricación por capas sucesivas, es fundamental satisfacer las demandas tanto de los OEM (fabricantes de equipos originales) como de los diseñadores antes de determinar qué tipo de material especial utilizar.
Antecedentes del mercado
La demanda tanto de PCB flexibles como de PCB rígido-flex ha aumentado vertiginosamente junto con el rápido desarrollo de una serie de productos electrónicos como teléfonos móviles, cámaras digitales, tabletas, pantallas de plasma, etc. Los circuitos rígido-flex presentan ventajas extremadamente grandes: no contienen conectores ni cables y reducen los procedimientos de ensamblaje; menor peso, excelente flexibilidad y ensamblaje en 3D, todo lo cual nunca puede lograrse con PCB rígidos. Naturalmente, cada moneda tiene dos caras. En comparación con los PCB rígidos,los circuitos flexibles presentan baja intensidad mecánica y fiabilidadAdemás, es difícil y complicado administrar y fabricar circuitos flexibles tan delgados y ligeros. No obstante, hasta ahora, el mérito esencial de la PCB rígido-flexible es previsible: es ventajosa en costo, calidad y fiabilidad.
En los últimos años se ha observado una clara expansión de los campos de aplicación de los circuitos flexibles, y las soluciones técnicas y la innovación constante han podido satisfacer los requisitos del desafío de costos. Aunque el costo de fabricación de las PCB rígido-flexibles nunca será inferior al de las placas de circuito rígidas y los cables, sin duda aportará más ventajas a los servicios de fabricación electrónica (EMS) y a los OEM en términos de tecnología y capacidad. En lo que respecta a toda la cadena de suministro, elméritos de la PCB flexible-rígidaaporta es aún más valioso según los requisitos establecidos por los proveedores de materiales y los fabricantes de equipos originales (OEM).
Nuevas soluciones de PCB flexible-rígido
Un método ordinario para fabricar PCB rígido-flexibles comienza con material flexible que se cubrirá sobre la placa rígida. Esta tecnología requiere que todo el equipo sea capaz de controlar el material flexible, incluyendo numerosas operaciones manuales o procesos de bobina a bobina. La fabricación complicada definitivamente conduce a un aumento de costos. Dado que el material flexible presenta inestabilidad dimensional en términos de fabricación por acumulación, la densidad de conexión queda por lo tanto limitada por las normas de diseño. La mayoría de las uniones tradicionales de capas de acumulación dependen de láminas adhesivas sin soporte, por lo que en los orificios metalizados que contienen capa adhesiva debe eliminarse el desbarbado mediante plasma. Debido al alto CTE (coeficiente de expansión térmica) del adhesivo, para lograr la fiabilidad de los PTH (orificios metalizados pasantes) y de los orificios perforados por láser, el espesor del cobre electrodepositado también debe ser muy elevado. Es sabido que, debido a que las láminas adhesivas sin soporte presentan un alto CTE, la deformación se producirá una y otra vez, lo que finalmente conduce a la aparición de grietas dentro del orificio metalizado con cobre, especialmente en la esquina del vía.
Hasta ahora, casi todos los teléfonos móviles, cámaras digitales y pantallas LCD y de plasma aprovechan las PCB flexibles HDI (interconexión de alta densidad) que contienen capas HDI de acumulación. Todas las nuevas tecnologías requieren tecnologías de baja complejidad y deben fabricarse con equipos ordinarios para la fabricación de PCB rígidas.
PCB rígido-flexible desprendible
La fabricación de PCB flex-rígidas desprendibles comienza con la producción de las capas de núcleo rígido, que van de 2 a 12 capas e incluyen PTH y otros tipos de vías. La capa flexible, compuesta por PI flexible o preimpregnado de resina epoxi, debe adherirse a las capas de núcleo rígido, mientras que el área puramente flexible no debe hacerlo. Como resultado, el preimpregnado tiene que coincidir con las imágenes y pasar por un proceso de fresado. La adhesión se lleva a cabo aplicando un laminado convencional y la litografía se realiza después de la fabricación por build-up; dado que las capas de núcleo rígido son bastante estables, la estabilidad dimensional del material flexible no provocará problemas de protuberancias, lo que permite utilizar taladrado convencional o taladrado láser. Puesto que el laminado con preimpregnado de resina epoxi no implica el uso de adhesivo, se pueden aplicar procesos convencionales de eliminación de resina manchada (desmear) y de cobre galvanizado. Debido al uso de esta tecnología sin la aplicación de adhesivo, las PCB sin cobre galvanizado grueso también presentan una alta fiabilidad.
La capa de recubrimiento selectivo debe aplicarse antes del recubrimiento de la máscara de soldadura, lo que puede realizarse mediante un laminado multicapa convencional, siendo aplicable a PCB rígido-flexibles en situaciones de flexión dinámica.
Selección de materiales
A diferencia del material flexible que requiere flexibilidad dinámica, la PCB rígido-flexible, que requiere flexibilidad estática, debería aprovechar una nueva terminología.
La PCB semirrígida flexible-rígida se refiere a un tipo de PCB rígido-flexible que solo necesita doblarse durante el montaje o para aplicaciones estáticas. La flexibilidad solo necesita lograrse un par de veces. La PCB flexible-rígida se refiere a placas de circuito que requieren flexibilidad dinámica.
Cuando se trata de aplicaciones semirrígidas, no es necesario utilizar material de sustrato flexible y es suficiente implementar cierta capacidad de flexión. Las limitaciones de las placas semirrígidas radican en el número de ciclos de flexión y en el radio de flexión. La selección de diferentes materiales depende de sus condiciones de aplicación. El material FR4 funciona adecuadamente para placas semirrígidas, pero su número de flexiones y su radio de curvatura son limitados. En términos generales, el material FR4 flexible depende de fibra de vidrio delgada (1080) o de un material especial perteneciente a un sistema de resina modificada.
El material de aramida presenta una mejor flexibilidad que el material FR4 y sus aplicaciones dependen del número de veces que puede doblarse. En comparación con el PI, la aramida presenta un mejor CTE, lo que conduce a una mejor ventana de fabricación. La aramida debe utilizarse de forma estable en aplicaciones sin requisitos de flexibilidad dinámica.
El grosor y la calidad del cobre afectarán la fiabilidad de la prueba de flexibilidad y de la aplicación. En términos generales, para requisitos de alta flexibilidad se debe elegir lámina de cobre RA.
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