No projeto de produtos eletrônicos modernos, placas de circuito (PCBs) flexíveis e rígidas-flexíveis são amplamente utilizadas devido às suas características leves e flexíveis. No entanto, placas de circuito flexíveis são facilmente deformadas ou danificadas por estresse mecânico durante a soldagem, montagem e uso prolongado. Portanto, é necessário um elemento que possa melhorar a resistência estrutural e a estabilidade da placa de circuito, e assim surge o reforço para PCB. Desta vez, este artigo abordará em profundidade os reforços para PCB, incluindo a definição de reforços para PCB, suas principais funções, aplicações, vantagens e aspectos de projeto.
O que é um endurecedor de PCB?
O reforço de PCB é um material usado para aumentar a rigidez estrutural e a resistência de suporte de PCBs flexíveis e rígidos-flexíveis, o que não só ajuda a melhorar as propriedades mecânicas das placas de circuito, como também aumenta a eficiência da montagem, tornando as placas mais estáveis ao suportar componentes mais pesados. Especialmente em PCBs flexíveis, ele pode fornecer suporte mecânico adicional para evitar deformações ou danos às PCBs durante a operação, soldagem e uso. De modo geral, o reforço de PCB desempenha um papel importante na melhoria da estabilidade e durabilidade das placas de circuito.
Por que PCBs flexíveis precisam de reforços?
Uma PCB flexível requer um reforço principalmente para aumentar a resistência mecânica e a estabilidade. Como o material de uma PCB flexível é muito fino e pode ser dobrado, certas áreas-chave frequentemente precisam de suporte e proteção adicionais para manter a integridade durante o uso. É comumente usado em áreas de soldagem, portas de conectores, áreas de componentes pesados e outras áreas onde a resistência precisa ser aumentada. Por exemplo:
1. Área de soldagem:
A PCB flexível se deforma durante a soldagem, resultando em pontos de soldagem fracos e afetando a estabilidade das conexões elétricas. Nesse momento, é necessário adicionar uma placa de reforço para PCB na área de soldagem, especialmente no ponto de soldagem do conector ou componente, para evitar que a placa de circuito se deforme ou seja danificada devido ao calor da soldagem e à força operacional, e aumentar a confiabilidade da soldagem.
2. Cárea do conector:
A área do conector da placa será inserida e removida repetidamente, e a tensão gerada nesse momento fará com que a placa flexível se dobre ou rasgue, e até mesmo faça com que o conector caia. No entanto, adicionar um reforço de PCB nessas áreas pode prevenir eficazmente danos à placa de circuito causados pela inserção ou uso repetido do conector.
3. Área de componentes pesados:
Para componentes mais pesados, se não houver um reforço de PCB, a área flexível não será capaz de suportar o peso do componente, resultando em entortamento ou até mesmo danos. Portanto, para áreas onde componentes mais pesados ou componentes precisam ser instalados, um reforço de PCB precisa ser adicionado para fornecer suporte adicional e dispersar a pressão de objetos pesados, evitando a deformação da PCB flexível.
Depois de entender por que os PCBs flexíveis precisa de reforços, vamos dar uma olhada at parâmetros de reforços de PCB.
Parâmetros Técnicos of Reforçadores de PCB
Materiais comuns de reforço de PCB flexíveis
Os materiais de reforço de PCB são materiais ricos e comuns, como FR4, poliimida (PI) e materiais metálicos.
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Material de reforço
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Vantagens
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Desvantagens
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Reforço FR4
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-Boa resistência ao calor, adequado para solda de alta temperaturag
-Fácil de processar, adequado para corte, perfuração e modelagem
-Dimensionalmente estável, fornece suporte confiável
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-Relativamente pesado, adiciona peso ao PCB
-Não é adequado para aplicações de alta frequência
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Enrijecedor de poliimida (PI)
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-Leve e altamente flexível, adequado para aplicações que exigem flexões frequentes
-Excelente resistência ao calor, ideal para ambientes com temperaturas extremas
- Alta estabilidade química, resistente à corrosão química
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-Custo mais alto, aumenta as despesas de fabricação
-Desempenho elétrico limitado em aplicações de alta frequência
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Reforços de alumínio e aço inoxidável
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-Alta resistência mecânica, ideal para aplicações de alta carga
-Boa condutividade térmica, adequada para dissipação de calor
-Durável, ideal para uso a longo prazo em ambientes hostis
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-Alta densidade, adiciona peso significativo
-Difícil de processar, aumenta a complexidade e o custo de fabricação
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Em algumas aplicações específicas, também é usado um barramento de reforço de PCB, que não apenas aumenta a rigidez da placa de circuito, mas também pode ser usado para conduzir corrente.
Espessuras do reforço
A espessura do reforço de PCB varia de acordo com os diferentes materiais, e a espessura apropriada precisa ser selecionada de acordo com a aplicação específica e os requisitos de suporte.
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Reforço Material
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Faixa de espessura típica
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Aplicabilidade
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Reforço FR4
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0.2mm - 1.6mm
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Adequado para áreas que exigem alta resistência mecânica, como áreas de conectores e soldas;
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Enrijecedor de poliimida (PI)
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0.05mm - 0.5mm
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Ideal para áreas leves que precisam manter a flexibilidade, como seções frequentemente dobradas;
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Reforço de alumínio
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0.5mm - 2.0mm
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Adequado para aplicações de alta resistência e alta dissipação de calor, como áreas de alta corrente, mas aumenta significativamente o peso do PCB.
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Reforço de aço inoxidável
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0.3mm - 1.5mm
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Usado em áreas que exigem alta resistência mecânica, adequado para aplicações de alta carga, especialmente em ambientes agressivos, proporcionando durabilidade, mas adicionando espessura ao PCB.
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Comparação de desempenho do reforço
Reforços de diferentes materiais apresentam grandes diferenças de desempenho; consulte a tabela a seguir. Este formulário ajudará você a escolher o material de reforço mais adequado.
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Indicador de Desempenho
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FR4 Stiflanterna
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Enrijecedor de poliimida (PI)
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Reforço de alumínio
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Reforço de aço inoxidável
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Força mecânica
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Moderado, adequado para suporte geral
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Moderado, adequado para aplicações de alta flexibilidade
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Alto, ideal para cenários de alta carga
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Muito alto, adequado para requisitos de resistência extrema
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Peso
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Moderado, adiciona peso total ao PCB
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Leve, ideal para aplicações sensíveis ao peso
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Relativamente pesado, não é ideal para aplicações sensíveis ao peso
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Relativamente pesado, aumenta o peso do PCB
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Resistência ao calor
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Excelente, adequado para soldagem em alta temperatura
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Excepcional, adequado para aplicações em temperaturas extremamente altas
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Excelente, com boas propriedades de dissipação de calor
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Excelente, adequado para ambientes de alta temperatura e alto estresse
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Flexibilidade
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Baixa, alta rigidez
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Alto, adequado para áreas frequentemente curvadas
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Sem flexibilidade, adequado para áreas rígidas
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Sem flexibilidade, ideal para áreas de suporte de alta resistência
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Resistência química
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Boa
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Excelente, adequado para ambientes químicos agressivos
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Moderado, propenso à corrosão
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Excelente, altamente resistente à corrosão
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Condutividade Térmica
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Baixo
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Baixo
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Alto, adequado para aplicações com altas necessidades de dissipação de calor
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Moderado, adequado para aplicações que necessitam de dissipação de calor e resistência mecânica
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Custo
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Moderado
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Mais alto, aumenta os custos de fabricação
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Mais alto, adequado para aplicações de alto desempenho
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Mais alto, ideal para necessidades de alta resistência e alta durabilidade
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Reforços de PCB multicamadas
Alguns projetos exigem reforços de PCB multicamadas ou uma combinação de vários materiais. Nesse caso, você precisa considerar vários pontos para garantir o efeito de reforço e o desempenho geral da placa:
Compatibilidade de material:
Diferentes materiais possuem diferentes coeficientes de expansão térmica (CTE) e se expandem ou contraem em taxas diferentes sob variações de temperatura. Portanto, ao combinar materiais diversos, devemos escolher materiais com coeficientes de expansão térmica semelhantes, a fim de evitar delaminação, empenamento ou rachaduras causadas por variações de temperatura.
Ligação entre camadas:
A ligação entre camadas é muito importante para os reforços multicamadas. Uma boa ligação entre camadas garante que a placa reforçada permaneça intacta sob estresse mecânico. Portanto, recomendamos o uso de um adesivo especial de alta resistência entre os reforços multicamadas (a resistência ao calor e o antienvelhecimento do adesivo devem atender aos requisitos de uso da placa de circuito).
Espessura:
O número de placas de reforço de PCB é grande e a placa inevitavelmente será mais espessa. Portanto, para o reforço de PCB multicamadas, devemos controlar a espessura de cada camada para garantir que ela atenda ao limite de espessura e aos requisitos de montagem da placa de circuito. pode fornecer suporte suficiente sem afetar a flexibilidade geral do PCB flexível.
Peso:
Em PCBs flexíveis ou rígidos-flexíveis, o peso pode afetar a capacidade de flexão e a flexibilidade da placa. Portanto, ao aplicar reforços multicamadas ou usar a placa em aplicações leves, você deve escolher materiais leves, como poliamida (PI) ou FR4 fino.
Colocação de reforços
Em uma PCB flexível, a posição do reforço tem um impacto significativo no desempenho geral e na confiabilidade da placa. Os locais comuns de posicionamento incluem:
Camada superior ou inferior: A camada superior de reforço pode aumentar a resistência à tração quando a placa é dobrada, enquanto a camada inferior de reforço pode aumentar a resistência à compressão. Para placas de circuito flexíveis que precisam ser dobradas com frequência, a colocação de placas de reforço em um ou dois lados pode prevenir eficazmente rachaduras ou deformações.
Áreas designadas: como áreas de conectores, áreas de soldagem ou áreas onde componentes pesados precisam ser instalados, essas áreas são submetidas a maior estresse mecânico, placas de reforço são necessárias para melhorar a durabilidade e estabilidade da placa.
Princípio de projeto de reforços de PCB
Siga as seguintes diretrizes para garantir a integração e funcionalidade eficazes da placa de reforço:
Posição da camada: A placa de reforço deve ficar o mais próximo possível da camada central da placa de circuito flexível para garantir o máximo suporte. (Para reforços multicamadas, devemos considerar a rigidez e a flexibilidade gerais da balança.)
Ligação de camadas: A confiabilidade da colagem de camadas está diretamente relacionada à estabilidade a longo prazo da placa, por isso é recomendável usar adesivos de alta resistência e resistentes ao calor para evitar separação ou deslocamento entre as camadas.
Esboço do projeto: O contorno da placa de reforço deve corresponder ao formato da placa de circuito impresso, evitando cantos vivos ou bordas irregulares, a fim de evitar a concentração de tensões que cause danos à placa de reforço ou à placa de circuito impresso. (O design de contorno suave permite uma melhor adaptação às necessidades de curvatura da placa de circuito impresso, prolongando a vida útil.)
Características da instalação: Podemos projetar a placa de reforço para ser fácil de instalar e remover, de acordo com os requisitos da aplicação. (Para algumas áreas que precisam ser soldadas, a placa de reforço pode ser projetada para ser temporariamente desmontada para facilitar o reparo e a substituição.)
Transição flexível: Ao projetar a transição entre a placa de reforço e a área flexível, deve-se garantir que a área de transição tenha flexibilidade adequada. (Evite rachaduras ou quebras devido a diferenças de rigidez.)
Conclusão
Em resumo, o reforço de PCB desempenha um papel crucial em PCBs flexíveis e rígido-flexíveis, o que não apenas aumenta a resistência mecânica da placa de circuito, mas também melhora efetivamente sua estabilidade e durabilidade. Espero que este artigo possa fornecer uma referência clara de design para que você possa escolher e configurar melhor a placa de reforço em aplicações práticas. Se tiver alguma dúvida, entre em contato conosco!
