La tendencia de miniaturización y desarrollo de múltiples funciones de los productos electrónicos impulsa sin duda la tecnología de fabricación de PCB (placas de circuito impreso) hacia una alta densidad, alta precisión, miniaturización y alta velocidad. Debido a que la PCB flexible depende de un material de sustrato con flexibilidad y puede doblarse, lo que hace que la PCB flexible sea ligera y de pequeño volumen, en los últimos años se ha observado un número cada vez mayor de aplicaciones en productos electrónicos. Junto con la mejora constante de la tecnología de fabricación de PCB flexibles, las PCB avanzadas, como las PCB rígido-flexibles y las PCB flexibles HDI (interconexión de alta densidad), también están logrando rápidos avances en sus tecnologías de fabricación.
Además, el auge y la prosperidad de los terminales electrónicos inteligentes como los teléfonos inteligentes y las tabletas también han mostrado un evidente crecimiento de la demanda de PCB flexibles, PCB rígido-flex y PCB HDI. Se puede prever que la PCB flexible se convertirá en un punto caliente en lo que respecta a la industria de PCB. El desarrollo de las placas PCB está estrechamente relacionado con el desarrollo de materiales y tecnologías, por lo que este artículo analizará las oportunidades de desarrollo y los desafíos a los que debe enfrentarse la PCB flexible en términos de nuevos materiales y nuevas tecnologías, y hablará sobre la tendencia de desarrollo de la PCB rígido-flex.
Tendencia de desarrollo de nuevos materiales y nuevas tecnologías
La innovación de las PCB flexibles depende en gran medida del desarrollo de nuevos materiales. La innovación de materiales que se produce en el material del sustrato aislante, el adhesivo, la lámina metálica, la capa de recubrimiento y la placa de refuerzo impulsa a las placas de circuito a alcanzar un rendimiento superior. Dado que la fabricación de PCB flexibles exige requisitos más altos para todo tipo de materiales, los sistemas de materiales diversificados proporcionarán múltiples opciones y combinaciones para los fabricantes. El rendimiento del material se manifiesta principalmente en el CTE (coeficiente de expansión térmica), la absorción de agua, el grado de flexibilidad y la vida útil de la flexibilidad.
En la industria de PCB, los nuevos materiales y las nuevas tecnologías suelen impulsarse mutuamente, lo que funciona a la perfección en las PCB flexibles debido a sus mayores exigencias de rendimiento. Por ejemplo, como una de las tecnologías centrales para la innovación en PCB, la tecnología de fabricación de microvías avanza a una velocidad superior a cualquier otra tecnología, incluidas el grabado, el recubrimiento y la conexión. Durante el proceso de fabricación de microvías en PCB flexibles, deben considerarse cuidadosamente la resistencia mecánica y el coeficiente de deformación de los distintos materiales en las diferentes capas, y debe estimarse la deformación resultante de la fabricación de las vías. Al final, se podrán fabricar con éxito microvías precisas.
Dado que la tecnología de PCB flexible aprovecha el material de sustrato flexible, es compatible y complementaria con la tecnología de electrónica impresa que se ha vuelto predominante en los últimos años. Por lo tanto, cómo hacer uso de la tecnología de impresión en procesos aditivos para fabricar placas de circuito es un nuevo tema en el que la industria de PCB flexibles debería centrarse. En consecuencia, se imponen exigencias rigurosas a la compatibilidad entre el material de PCB y la tecnología de fabricación de PCB, así como entre la tinta y el material del sustrato para el uso de la electrónica impresa.
El progreso en materiales y tecnologías puede ampliar aún más el rango de aplicación de las PCB flexibles. Por ejemplo, las PCB LED que desempeñan un papel líder en el mercado actual dependen del diseño de una placa rígida más un plano posterior metálico. A medida que se optimiza la resistencia al calor del material, las PCB flexibles se aplicarán en productos LED delgados y ligeros. Otra aplicación destacable de la placa de circuito flexible radica enPCB automotrizHasta ahora, las piezas eléctricas automotrices se basan principalmente en conexiones mediante cables, y una PCB flexible delgada equivalente es un 70% más ligera que los cables. Los avances en la I+D de materiales de polímeros de alto rendimiento han mejorado el rango de funcionamiento estable a alta temperatura, pasando de los actuales 100 °C–125 °C a 200 °C o más. Además de su alta eficiencia y su excelente rendimiento de inducción y control eléctrico, las PCB flexibles se aplicarán más en la industria automotriz y desempeñarán un papel clave.
Tendencia de desarrollo de las PCB flex-rígidas
Gracias a las ventajas combinadas tanto de las placas flexibles como de las rígidas, las PCB rígido-flexibles se han aplicado ampliamente en productos electrónicos. Los problemas de desarrollo analizados en la parte anterior de este artículo sobre PCB flexibles son igualmente aplicables a la tecnología de fabricación de PCB rígido-flexibles. Además, dado que en las PCB rígido-flexibles se consideran más diferencias de materiales, todos los desafíos técnicos derivan principalmente de la selección de la combinación de materiales. Por ejemplo, durante el proceso de laminación múltiple, la diferencia de CTE en todas las direcciones de cada capa de material debe considerarse cuidadosamente junto con la aplicación de la placa de refuerzo, de modo que pueda implementarse la compensación de deformación y lograrse una laminación con alineación de alta precisión.
Mientras tanto, el diseño estructural de las PCB rígido-flexibles también es un punto clave para su desarrollo. En términos generales, una PCB rígido-flexible con funciones equivalentes puede presentar numerosos esquemas de diseño. El diseño práctico debe partir de consideraciones integrales que incluyan la fiabilidad del producto, el espacio ocupado, el peso y la complejidad del ensamblaje. Además, deben tenerse en cuenta la capacidad de fabricación de los fabricantes y los factores relacionados con los materiales para lograr un diseño óptimo con el programa de menor coste. Por ejemplo, una PCB rígido-flexible ordinaria de 3 a 8 capas puede aprovecharlaminado flexible recubierto de cobre (CCL)con adhesivo utilizado o no utilizado. Del mismo modo, la capa de cobertura del área flexible en la PCB rígido-flexible presenta estructuras diferentes.
Otra tendencia de desarrollo de investigación de las PCB flex-rígidas radica enfabricación de PCB incrustado de componentes. En la mayoría de las situaciones, la incrustación de resistencias y condensadores debe llevarse a cabo en el área rígida sin que se vea afectado el rendimiento del área flexible. Esta aplicación impone por segunda vez rigurosos requisitos al material. Además, la PCB flexible funciona adecuadamente con la tecnología CSP (chip-scale package) y la estructura de PCB con componentes incrustados plantea desafíos y exigencias para la tecnología de encapsulado.
Expectativas futuras para las PCB flexibles
Los PCB flexibles se desarrollarán hacia la ultra-delgadez y la alta densidad, lo que impulsará nuevos avances en materiales, tecnologías y equipos con el fomento de nuevas tecnologías. Se puede prever que el desarrollo de los PCB flexibles se centrará en los siguientes aspectos a corto o largo plazo en el futuro:
• Estructura de PCB más delgada y ligera;
• Mayor velocidad de procesamiento de datos;
• Mayor temperatura de trabajo;
• Mayor densidad y múltiples funciones;
• PCB de mayor superficie y más resistente a la flexión;
• Empotramiento de componentes;
• Placa híbrida de circuito y trayectoria de luz;
• Compatible con la electrónica impresa.
Con las oportunidades brindadas, todas las expectativas de la aplicación plantean desafíos extremos en términos deMaterial de PCB, tecnología y diseño. Por lo tanto, mantener la innovación técnica y la I+D propia es un principio imprescindible cuando queremos llegar lejos en la industria de PCB.
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