Processo flexível de fabricação de PCB: tudo o que você precisa saber

PCB flexível (placa de circuito impresso) tornou-se cada vez mais popular e amplamente utilizado em vários setores. De eletrônicos de consumo a aplicações automotivas, o FPC PCB traz funcionalidade e durabilidade aprimoradas aos dispositivos eletrônicos. No entanto, compreender o processo flexível de fabricação de PCB é fundamental para garantir sua qualidade e confiabilidade. Nesta postagem do blog, exploraremos oprocesso de fabricação de PCB flexíveldetalhadamente, cobrindo cada uma das principais etapas envolvidas.

1. Fase de Design e Layout:

A primeira etapa no processo de fabricação da placa de circuito flexível é a fase de design e layout. Neste ponto, o diagrama esquemático e o layout dos componentes estão completos. Ferramentas de software de design como Altium Designer e Cadence Allegro garantem precisão e eficiência nesta fase. Os requisitos de projeto, como tamanho, formato e função, devem ser considerados para acomodar a flexibilidade da PCB.

Durante a fase de projeto e layout da fabricação de placas PCB flexíveis, várias etapas precisam ser seguidas para garantir um projeto preciso e eficiente. Essas etapas incluem:

Esquemático:
Crie um esquema para ilustrar as conexões elétricas e a função de um circuito. Ele serve de base para todo o processo de design.
Colocação de componentes:
Após a conclusão do esquema, a próxima etapa é determinar o posicionamento dos componentes na placa de circuito impresso. Fatores como integridade do sinal, gerenciamento térmico e restrições mecânicas são considerados durante a colocação dos componentes.
Roteamento:
Após a colocação dos componentes, os traços do circuito impresso são roteados para estabelecer conexões elétricas entre os componentes. Nesta fase, os requisitos de flexibilidade da PCB do circuito flexível devem ser considerados. Técnicas especiais de roteamento, como roteamento em meandro ou serpentina, podem ser usadas para acomodar curvas e flexões da placa de circuito.

Verificação de regras de design:
Antes de um projeto ser finalizado, a verificação de regras de projeto (DRC) é realizada para garantir que o projeto atenda aos requisitos específicos de fabricação. Isso inclui a verificação de erros elétricos, largura e espaçamento mínimos do traço e outras restrições de projeto.
Geração de arquivo Gerber:
Após a conclusão do projeto, o arquivo do projeto é convertido em um arquivo Gerber, que contém as informações de fabricação necessárias para produzir a placa de circuito impresso flexível. Esses arquivos incluem informações de camada, posicionamento de componentes e detalhes de roteamento.
Verificação de projeto:
Os projetos podem ser verificados por meio de simulação e prototipagem antes de entrar na fase de fabricação. Isso ajuda a identificar possíveis problemas ou melhorias que precisam ser feitas antes da produção.

Ferramentas de software de design, como Altium Designer e Cadence Allegro, ajudam a simplificar o processo de projeto, fornecendo recursos como captura esquemática, posicionamento de componentes, roteamento e verificação de regras de projeto. Essas ferramentas garantem precisão e eficiência no projeto de circuito impresso flexível FPC.

2. Seleção de materiais:

A escolha do material certo é fundamental para o sucesso da fabricação de PCBs flexíveis. Os materiais comumente usados ​​incluem polímeros flexíveis, folhas de cobre e adesivos. A seleção depende de fatores como aplicação pretendida, requisitos de flexibilidade e resistência à temperatura. A pesquisa minuciosa e a colaboração com fornecedores de materiais garantem que o melhor material seja selecionado para um projeto específico.

Aqui estão alguns fatores a serem considerados ao escolher um material:

Requisitos de flexibilidade:
O material selecionado deve ter a flexibilidade necessária para atender às necessidades específicas da aplicação. Existem diferentes tipos de polímeros flexíveis disponíveis, como poliimida (PI) e poliéster (PET), cada um com diversos graus de flexibilidade.
Resistência à temperatura:
O material deve ser capaz de suportar a faixa de temperatura operacional da aplicação sem deformação ou degradação. Diferentes substratos flexíveis têm diferentes classificações de temperatura máxima, por isso é importante escolher um material que possa suportar as condições de temperatura exigidas.
Propriedades elétricas:
Os materiais devem ter boas propriedades elétricas, como baixa constante dielétrica e baixa tangente de perda, para garantir a integridade ideal do sinal. A folha de cobre é frequentemente usada como condutor em circuitos flexíveis FPC devido à sua excelente condutividade elétrica.
Propriedades Mecânicas:
O material selecionado deve ter boa resistência mecânica e ser capaz de suportar flexões e flexões sem rachar ou rachar. Os adesivos usados ​​para unir as camadas de um flexpcb também devem ter boas propriedades mecânicas para garantir estabilidade e durabilidade.
Compatibilidade com processos de fabricação:
O material selecionado deve ser compatível com os processos de fabricação envolvidos, como laminação, ataque químico e soldagem. É importante considerar a compatibilidade do material com esses processos para garantir resultados de fabricação bem-sucedidos.

Considerando esses fatores e trabalhando com fornecedores de materiais, materiais adequados podem ser selecionados para atender aos requisitos de flexibilidade, resistência à temperatura, desempenho elétrico, desempenho mecânico e compatibilidade de um projeto de PCB flexível.

3. Preparação do substrato:

Durante a fase de preparação do substrato, o filme flexível serve de base para o PCB. E durante a fase de preparação do substrato da fabricação do circuito flexível, muitas vezes é necessário limpar o filme flexível para garantir que esteja livre de impurezas ou resíduos que possam afetar o desempenho do PCB. O processo de limpeza normalmente envolve o uso de uma combinação de métodos químicos e mecânicos para remover contaminantes. Esta etapa é muito importante para garantir a adesão e colagem adequadas das camadas subsequentes.

Depois da limpeza, o filme flexível é revestido com um material adesivo que une as camadas. O material adesivo utilizado é geralmente um filme adesivo especial ou adesivo líquido, que é revestido uniformemente na superfície do filme flexível. Os adesivos ajudam a fornecer integridade estrutural e confiabilidade ao PCB flexível, unindo firmemente as camadas.

A seleção do material adesivo é fundamental para garantir uma adesão adequada e atender aos requisitos específicos da aplicação. Fatores como resistência de união, resistência à temperatura, flexibilidade e compatibilidade com outros materiais usados ​​no processo de montagem de PCB precisam ser considerados ao selecionar um material adesivo.

Depois que o adesivo for aplicado, o filme flexível pode ser processado posteriormente para camadas subsequentes, como adição de folha de cobre como traços condutores, adição de camadas dielétricas ou conexão de componentes. Os adesivos atuam como cola durante todo o processo de fabricação para criar uma estrutura de PCBs flexível, estável e confiável.

4. Revestimento de cobre:

Após preparar o substrato, o próximo passo é adicionar uma camada de cobre. Isto é conseguido laminando uma folha de cobre em um filme flexível usando calor e pressão. A camada de cobre atua como um caminho condutor para sinais elétricos dentro do PCB flexível.

A espessura e a qualidade da camada de cobre são fatores-chave para determinar o desempenho e a durabilidade de uma PCB flexível. A espessura é geralmente medida em onças por pé quadrado (oz/pé²), com opções que variam de 0,5 onças/pé² a 4 onças/pé². A escolha da espessura do cobre depende dos requisitos do projeto do circuito e do desempenho elétrico desejado.

Camadas de cobre mais espessas proporcionam menor resistência e melhor capacidade de transporte de corrente, tornando-as adequadas para aplicações de alta potência. Por outro lado, camadas de cobre mais finas proporcionam flexibilidade e são preferidas para aplicações que requerem dobrar ou flexionar o circuito impresso.

Garantir a qualidade da camada de cobre também é importante, pois quaisquer defeitos ou impurezas podem afetar o desempenho elétrico e a confiabilidade da placa flexível PCB. Considerações comuns de qualidade incluem uniformidade da espessura da camada de cobre, ausência de furos ou vazios e adesão adequada ao substrato. Garantir esses aspectos de qualidade pode ajudar a alcançar o melhor desempenho e longevidade de seu PCB flexível.

5. Padronização de circuitos:

Nesta fase, o padrão de circuito desejado é formado removendo o excesso de cobre usando um decapante químico. O fotorresistente é aplicado na superfície do cobre, seguido de exposição e revelação aos raios UV. O processo de gravação remove o cobre indesejado, deixando os traços, almofadas e vias desejados do circuito.

Aqui está uma descrição mais detalhada do processo:

Aplicação de fotorresiste:
Uma fina camada de material fotossensível (chamado fotorresiste) é aplicada à superfície do cobre. Os fotorresistentes são normalmente revestidos usando um processo denominado revestimento giratório, no qual o substrato é girado em altas velocidades para garantir um revestimento uniforme.
Exposição à luz ultravioleta:
Uma máscara fotográfica contendo o padrão de circuito desejado é colocada na superfície de cobre revestida com fotorresistente. O substrato é então exposto à luz ultravioleta (UV). A luz UV passa pelas áreas transparentes da fotomáscara enquanto é bloqueada pelas áreas opacas. A exposição à luz UV altera seletivamente as propriedades químicas do fotorresiste, dependendo se é uma resistência de tom positivo ou negativo.
Em desenvolvimento:
Após a exposição à luz UV, o fotorresistente é desenvolvido utilizando uma solução química. Os fotorresistentes de tom positivo são solúveis em reveladores, enquanto os fotorresistentes de tom negativo são insolúveis. Este processo remove o fotorresiste indesejado da superfície do cobre, deixando o padrão de circuito desejado.
Gravura:
Uma vez que o fotorresiste restante defina o padrão do circuito, o próximo passo é remover o excesso de cobre. Um decapante químico (geralmente uma solução ácida) é usado para dissolver áreas de cobre expostas. O condicionador remove o cobre e deixa traços do circuito, almofadas e vias definidas pelo fotorresiste.
Remoção de fotorresiste:
Após a gravação, o fotorresistente restante é removido do PCB flexível. Esta etapa normalmente é realizada usando uma solução de remoção que dissolve o fotorresistente, deixando apenas o padrão do circuito de cobre.
Inspeção e Controle de Qualidade:
Finalmente, a placa de circuito impresso flexível é minuciosamente inspecionada para garantir a precisão do padrão do circuito e detectar quaisquer defeitos. Este é um passo importante para garantir a qualidade e confiabilidade dos PCBs flexíveis.

Ao realizar essas etapas, o padrão de circuito desejado é formado com sucesso na PCB flexível, estabelecendo as bases para a próxima etapa de montagem e produção.

6. Máscara de solda e serigrafia:

A máscara de solda é usada para proteger circuitos e evitar pontes de solda durante a montagem. Em seguida, é impresso em tela para adicionar as etiquetas, logotipos e designadores de componentes necessários para funcionalidade adicional e fins de identificação.

A seguir está a introdução do processo de máscara de solda e serigrafia:

Máscara de solda:
Aplicação de máscara de solda:
A máscara de solda é uma camada protetora aplicada ao circuito de cobre exposto na PCB flexível. Geralmente é aplicado por meio de um processo denominado serigrafia. A tinta da máscara de solda, geralmente de cor verde, é impressa na tela do PCB e cobre os traços, almofadas e vias de cobre, expondo apenas as áreas necessárias.
Cura e secagem:
Após a aplicação da máscara de solda, o PCB flexível passará por um processo de cura e secagem. O PCB eletrônico normalmente passa por um forno transportador onde a máscara de solda é aquecida para curar e endurecer. Isso garante que a máscara de solda forneça proteção e isolamento eficazes para o circuito.

Áreas de Pad Abertas:
Em alguns casos, áreas específicas da máscara de solda são deixadas abertas para expor as almofadas de cobre para a soldagem dos componentes. Essas áreas de pad são frequentemente chamadas de pads Solder Mask Open (SMO) ou Solder Mask Defined (SMD). Isso permite uma soldagem fácil e garante uma conexão segura entre o componente e a placa de circuito PCB.

impressão de tela:
Preparação de arte:
Antes da impressão da tela, crie arte que inclua etiquetas, logotipos e indicadores de componentes necessários para a placa PCB flexível. Essa arte geralmente é feita usando software de design auxiliado por computador (CAD).
Preparação da tela:
Use arte para criar modelos ou telas. As áreas que precisam ser impressas permanecem abertas enquanto o restante fica bloqueado. Isso geralmente é feito revestindo a tela com uma emulsão fotossensível e expondo-a aos raios UV por meio de obras de arte.
Aplicação de tinta:
Depois de preparar a tela, aplique a tinta na tela e use um rodo para espalhar a tinta nas áreas abertas. A tinta passa pela área aberta e é depositada na máscara de solda, adicionando as etiquetas, logotipos e indicadores de componentes desejados.
Secagem e cura:
Após a serigrafia, o PCB flexível passa por um processo de secagem e cura para garantir que a tinta adira adequadamente à superfície da máscara de solda. Isto pode ser conseguido deixando a tinta secar ao ar ou usando calor ou luz UV para curar e endurecer a tinta.

A combinação de máscara de solda e serigrafia fornece proteção aos circuitos e adiciona um elemento de identidade visual para facilitar a montagem e identificação dos componentes no PCB flexível.

7. Conjunto de PCB SMTde Componentes:

Na etapa de montagem dos componentes, os componentes eletrônicos são colocados e soldados na placa de circuito impresso flexível. Isto pode ser feito através de processos manuais ou automatizados, dependendo da escala de produção. A colocação dos componentes foi cuidadosamente considerada para garantir o desempenho ideal e minimizar o estresse no PCB flexível.

A seguir estão as principais etapas envolvidas na montagem do componente:

Seleção de componentes:
Selecione os componentes eletrônicos apropriados de acordo com o projeto do circuito e os requisitos funcionais. Esses elementos podem incluir resistores, capacitores, circuitos integrados, conectores e similares.
Preparação de Componentes:
Cada componente está sendo preparado para colocação, certificando-se de que os cabos ou almofadas estejam devidamente aparados, endireitados e limpos (se necessário). Os componentes de montagem em superfície podem vir em forma de bobina ou bandeja, enquanto os componentes com furo passante podem vir em embalagens a granel.
Colocação de componentes:
Dependendo da escala de produção, os componentes são colocados na PCB flexível manualmente ou por meio de equipamento automatizado. A colocação automática de componentes é normalmente realizada usando uma máquina pick-and-place, que posiciona com precisão os componentes nas almofadas corretas ou pasta de solda no PCB flexível.
De solda:
Assim que os componentes estiverem no lugar, um processo de soldagem é realizado para fixar permanentemente os componentes ao PCB flexível. Isso normalmente é feito usando soldagem por refluxo para componentes de montagem em superfície e soldagem por onda ou manual para componentes com furo passante.
Soldagem por refluxo:
Na soldagem por refluxo, todo o PCB é aquecido a uma temperatura específica usando um forno de refluxo ou método semelhante. A pasta de solda aplicada à almofada apropriada derrete e cria uma ligação entre o terminal do componente e a almofada da PCB, criando uma forte conexão elétrica e mecânica.
Soldagem por Onda:
Para componentes passantes, geralmente é usada soldagem por onda. A placa de circuito impresso flexível passa por uma onda de solda derretida, que molha os fios expostos e cria uma conexão entre o componente e a placa de circuito impresso.
Solda manual:
Em alguns casos, alguns componentes podem exigir soldagem manual. Um técnico qualificado usa um ferro de solda para criar juntas de solda entre os componentes e o PCB flexível. Inspeção e Teste:
Após a soldagem, o PCB flexível montado é inspecionado para garantir que todos os componentes estejam soldados corretamente e que não haja defeitos, como pontes de solda, circuitos abertos ou componentes desalinhados. Testes funcionais também podem ser realizados para verificar o correto funcionamento do circuito montado.

8. Teste e inspeção:

Para garantir a confiabilidade e funcionalidade de PCBs flexíveis, testes e inspeção são essenciais. Várias técnicas, como inspeção óptica automatizada (AOI) e teste em circuito (ICT), ajudam a identificar possíveis defeitos, curtos ou aberturas. Esta etapa garante que apenas PCBs de alta qualidade entrem no processo de produção.

As seguintes técnicas são comumente usadas nesta fase:

Inspeção Óptica Automatizada (AOI):
Os sistemas AOI usam câmeras e algoritmos de processamento de imagem para inspecionar PCBs flexíveis em busca de defeitos. Eles podem detectar problemas como desalinhamento de componentes, falta de componentes, defeitos nas juntas de solda, como pontes de solda ou solda insuficiente, e outros defeitos visuais. AOI é um método de inspeção de PCB rápido e eficaz.
Testes em circuito (TIC):
As TIC são usadas para testar a conectividade elétrica e a funcionalidade de PCBs flexíveis. Este teste envolve a aplicação de pontas de prova em pontos específicos da PCB e a medição de parâmetros elétricos para verificar curtos-circuitos, aberturas e funcionalidade dos componentes. As TIC são frequentemente utilizadas na produção de grandes volumes para identificar rapidamente quaisquer falhas elétricas.
Teste funcional:
Além das TIC, testes funcionais também podem ser realizados para garantir que o PCB flexível montado desempenhe corretamente a função pretendida. Isso pode envolver a aplicação de energia ao PCB e a verificação da saída e resposta do circuito usando equipamento de teste ou um dispositivo de teste dedicado.
Testes elétricos e testes de continuidade:
O teste elétrico envolve a medição de parâmetros elétricos, como resistência, capacitância e tensão, para garantir conexões elétricas adequadas no PCB flexível. O teste de continuidade verifica aberturas ou curtos que podem afetar a funcionalidade da PCB.

Ao utilizar essas técnicas de teste e inspeção, os fabricantes podem identificar e corrigir quaisquer defeitos ou falhas nos PCBs flexíveis antes de entrarem no processo de produção. Isso ajuda a garantir que apenas PCBs de alta qualidade sejam entregues aos clientes, melhorando a confiabilidade e o desempenho.

9. Moldagem e embalagem:

Depois que a placa de circuito impresso flexível passa pela etapa de testes e inspeção, ela passa por um processo de limpeza final para remover qualquer resíduo ou contaminação. O PCB flexível é então cortado em unidades individuais, pronto para embalagem. A embalagem adequada é essencial para proteger o PCB durante o transporte e manuseio.

Aqui estão alguns pontos-chave a serem considerados:

Embalagem antiestática:
Como os PCBs flexíveis são suscetíveis a danos por descarga eletrostática (ESD), eles devem ser embalados com materiais antiestáticos. Sacos ou bandejas antiestáticas feitas de materiais condutores são frequentemente usadas para proteger PCBs da eletricidade estática. Esses materiais evitam o acúmulo e descarga de cargas estáticas que podem danificar componentes ou circuitos da PCB.
Proteção contra umidade:
A umidade pode afetar adversamente o desempenho dos PCBs flexíveis, especialmente se eles tiverem vestígios de metal expostos ou componentes sensíveis à umidade. Os materiais de embalagem que fornecem uma barreira contra umidade, como sacos com barreira contra umidade ou embalagens dessecantes, ajudam a evitar a penetração de umidade durante o transporte ou armazenamento.
Amortecimento e absorção de choque:
PCBs flexíveis são relativamente frágeis e podem ser facilmente danificados por manuseio brusco, impacto ou vibração durante o transporte. Materiais de embalagem como plástico bolha, inserções de espuma ou tiras de espuma podem fornecer amortecimento e absorção de choque para proteger o PCB de tais danos potenciais.
Rotulagem adequada:
É importante ter informações relevantes como nome do produto, quantidade, data de fabricação e eventuais instruções de manuseio na embalagem. Isso ajuda a garantir a identificação, manuseio e armazenamento adequados de PCBs.
Embalagem segura:
Para evitar qualquer movimento ou deslocamento dos PCBs dentro da embalagem durante o transporte, eles devem ser devidamente protegidos. Os materiais de embalagem interna, como fita, divisórias ou outros acessórios, podem ajudar a manter a PCB no lugar e evitar danos causados ​​pelo movimento.

Seguindo essas práticas de embalagem, os fabricantes podem garantir que os PCBs flexíveis estejam bem protegidos e cheguem ao seu destino em condições seguras e completas, prontos para instalação ou montagem adicional.

10. Controle de qualidade e envio:

Antes de enviar PCBs flexíveis para clientes ou montadoras, implementamos medidas rigorosas de controle de qualidade para garantir a conformidade com os padrões da indústria. Isto inclui extensa documentação, rastreabilidade e conformidade com requisitos específicos do cliente. A adesão a esses processos de controle de qualidade garante que os clientes recebam PCBs flexíveis confiáveis ​​e de alta qualidade.

Aqui estão alguns detalhes adicionais sobre controle de qualidade e envio:

Documentação:
Mantemos documentação abrangente durante todo o processo de fabricação, incluindo todas as especificações, arquivos de projeto e registros de inspeção. Esta documentação garante a rastreabilidade e permite-nos identificar quaisquer problemas ou desvios que possam ter ocorrido durante a produção.
Rastreabilidade:
Cada PCB flexível recebe um identificador exclusivo, o que nos permite rastrear toda a sua jornada, desde a matéria-prima até a remessa final. Esta rastreabilidade garante que quaisquer problemas potenciais possam ser rapidamente resolvidos e isolados. Também facilita recalls de produtos ou investigações, se necessário.
Conformidade com requisitos específicos do cliente:
Trabalhamos ativamente com nossos clientes para entender suas necessidades exclusivas e garantir que nossos processos de controle de qualidade atendam às suas necessidades. Isto inclui fatores como padrões de desempenho específicos, requisitos de embalagem e rotulagem e quaisquer certificações ou padrões necessários.
Inspeção e Teste:
Realizamos inspeções e testes completos em todas as etapas do processo de fabricação para verificar a qualidade e funcionalidade das placas de circuito impresso flexíveis. Isto inclui inspeção visual, testes elétricos e outras medidas especializadas para detectar quaisquer defeitos, como aberturas, curtos-circuitos ou problemas de soldagem.
Embalagem e envio:
Uma vez que os PCBs flexíveis tenham passado por todas as medidas de controle de qualidade, nós os embalamos cuidadosamente com materiais apropriados, conforme mencionado anteriormente. Também garantimos que a embalagem esteja devidamente etiquetada com informações relevantes para garantir o manuseio adequado e evitar qualquer manuseio incorreto ou confusão durante o transporte.
Métodos de envio e parceiros:
Trabalhamos com parceiros de remessa respeitáveis, com experiência no manuseio de componentes eletrônicos delicados. Escolhemos o método de envio mais adequado com base em fatores como velocidade, custo e destino. Além disso, rastreamos e monitoramos as remessas para garantir que sejam entregues dentro do prazo esperado.

Ao aderir estritamente a essas medidas de controle de qualidade, podemos garantir que nossos clientes recebam uma PCB flexível confiável e da mais alta qualidade que atenda às suas necessidades.

Resumindo,compreender o processo flexível de fabricação de PCB é fundamental tanto para os fabricantes quanto para os usuários finais. Seguindo design meticuloso, seleção de material, preparação de substrato, padronização de circuito, montagem, teste e métodos de embalagem, os fabricantes podem produzir PCBs flexíveis que atendem aos mais altos padrões de qualidade. Como um componente-chave dos dispositivos eletrônicos modernos, as placas de circuito flexíveis podem promover a inovação e trazer funcionalidades aprimoradas para vários setores.