Modos de falla comunes de rígido circuitos impresos flexibles

Rígido circuitos impresos flexibles han estado ganando tracción en el diseño electrónico moderno, desde wearables a aeroespaciales a dispositivos automotrices y médicos, aplicaciones donde esta tecnología única resuelve problemas específicos, pero todo el tiempo causando problemas específicos que vamos a revisar en nuestro artículo para hoy.

Flexibilidad rígida PCBs

Rígido circuitos impresos flexibles combinar materiales de circuito rígidos y flexibles, en una disposición tridimensional que permite el movimiento dinámico, pero también introduciendo nuevas fuentes de tensión y de posibles fallos. Las zonas fronterizas en particular que la transición entre las placas rígidas y flexibles sufren de tensiones mecánicas, térmicas y eléctricas que no eran conocidas por los PCB convencionales. Y cuando estas tensiones resultan en problemas y, en última instancia, en fracasos, las consecuencias pueden ser graves.

Vias grietas o rotas

Este es el problema más frecuente que enfrenta un PCB rígido-flexible Los vias, creadores de la conexión eléctrica, son especialmente vulnerables entre los segmentos rígido y flexible. La flexión repetida y la mala coincidencia del material pueden en última instancia causar microgrietas en el revestimiento de cobre, lo que resulta en conexiones intermitentes o incluso una falla completa del circuito. Las causas son:

• Excesivo flexionamiento en la interfaz flexible rígida
• Incompatibilidad del coeficiente de expansión térmica (CTE)
• Mala a través de diseños que son inadecuados para PCB rígido-flexible Requisitos

Deberá hacer referencia a la IPC-2223 para las normas de diseño específicas para esta tecnología. También puede aprovechar las almohadillas de lágrimas y los anillos anulares en las áreas de transición, y siempre recuerde evitar las interfaces rígidas-flexibles abruptas, e intentar mantener todo gradualmente.

Delaminación para PCB rígido-flexible

La delaminación es otro modo de falla crítica en PCB rígido-flexible construcción, cuando las capas se separan dentro de su apilamiento. Esto ocurre en las interfaces adhesivas y en las áreas de transición entre las regiones rígida y flexible. La delaminación dará como resultado circuitos abiertos y, en última instancia, un rendimiento poco fiable. Sus principales causas son:

• Laminación incompleta en apilamientos
• La humedad atrapada en el proceso de fabricación mismo
• Ciclo térmico repetido o tensión mecánica en sus aplicaciones

Seleccione, si puede, adhesivos de alta calidad y películas de poliimida para su rígido circuitos impresos flexibles Pregunte a su proveedor cómo implementan exactamente la gestión de la humedad y los ciclos de pre-horneado. Y asegúrese de garantizar siempre controles estrictos del proceso durante la laminación rígida-flex.

Fractura del conductor en el área de flexión PCB rígido-flexible

Los segmentos flexibles, diseñados para el movimiento, pueden ver sus trazas de cobre fracturadas después de la flexión repetida si no fueron diseñados adecuadamente. Esta es otra fuente común de fallas de campo en dispositivos rígidos-flex que ven uso en entornos dinámicos. Las principales causas de estas fracturas son:

• Demasiado apretado un radio de curva para un PCB rígido-flexible Aplicación
• Espesor de cobre inapropiado en la región de flexión
• Uso excesivo de cobre endurecido por trabajo

Recuerde siempre seguir las pautas comunes para su radio de flexión, generalmente calculado como 10x el grosor de la flexión. Utilice cobre recocido laminado para un diseño rígido y flexible que se dirija a un uso más dinámico. Evite las transiciones agudas en su enrutamiento de trazas que eventualmente usarán en exceso el cobre.

Elevación de almohadillas y pelado de trazas para PCB rígido-flexible

El levantamiento de la almohadilla y el pelado de trazas son defectos del proceso de montaje, especialmente cuando la estructura no soporta la región de flexión de manera suficiente. El calor excesivo y la mala adhesión pueden causar que las almohadillas se separen del sustrato flexible. Las principales causas son:

• Múltiples ciclos de reelaboración en conjuntos rígidos-flex
• Pobre adhesión entre el cobre y la poliimida
• Manejo rígido- circuitos impresos flexibles sin fijación adecuada

Debe tratar de limitar tanto el número de trabajos como las temperaturas de soldadura. Debe especificar los promotores de adhesión correctos en su diseño rígido-flexible, y recuerde soportar las regiones flexibles durante el proceso de montaje correctamente.

Fallas de juntas de soldadura para PCB rígido-flexible

La integridad de las juntas de soldadura es especialmente crítica en las uniones rígidas de flexión donde el movimiento y las fluctuaciones de temperatura son comunes. Una junta de soldadura agrietada puede conducir a un fallo temprano en el proceso de montaje. Cuidado con:

• Perfil de reflujo inadecuado para rígidos circuitos impresos flexibles
• Pobre soporte mecánico durante la manipulación
• Flexión excesiva de regiones rígidas durante o después del montaje

Usted querrá proporcionar accesorios de soporte para regiones de flexión, para optimizar los perfiles de reflujo y montaje, y hacer sus diseños con alivio de tensión mecánica en transiciones rígida-flexión.

Discontinuidades de impedancia y pérdida de integridad de la señal PCB rígido-flexible

Un rígido de alta velocidad circuito impreso flexible es propenso a discrepancias de impedancia, especialmente cuando las trazas conectan zonas rígidas y flexibles. Esto puede degradar el rendimiento y, en última instancia, causar una pérdida de señal. Cuidado con:

• Apilamiento mal controlado en su diseño
• Planos de tierra discontinuos a través de flex
• Variaciones en la anchura de traza en la región de flexión

Siempre utilice apilamientos controlados por impedancia para sus diseños rígidos. Asegúrese, en sus regiones de flexión, de un retorno continuo a tierra y simular las rutas de señal durante el proceso de diseño para validarlas.

Corrosión y daños ambientales

Un entorno duro puede eventualmente causar corrosión en su tabla cuando no está adecuadamente recubierta con buenos materiales. Usted debe ser consciente de:

• Revestimiento conformal insuficiente en su rígido- circuito impreso flexible
• Pobres opciones de materiales para el medio ambiente destinado a su producto
• Exposición a humedad o contaminantes

Trate de usar, si puede, recubrimientos de alta calidad para sus diseños y elija los materiales clasificados para las condiciones esperadas de su diseño. PCB rígido-flexible , así como asegurarse de que los recintos están correctamente sellados.

Diagnóstico de fallos para problemas de PCB rígido-flexible

Cuando su placa realmente falla, puede comenzar su proceso de diagnóstico mediante una inspección visual preliminar del conjunto, antes de pasar al análisis de rayos X y microsecciones de las regiones rígidas-flexibles y, en última instancia, a las pruebas eléctricas e impedancia a través de interfaces rígidas-flexibles. Una buena comunicación con su proveedor siempre puede darle un análisis de la causa raíz más rápido y preciso.

Estrategias para evitar estos problemas PCB rígido-flexible

También hay buenas estrategias para abordar estos problemas, algunas fáciles y algunas más delicadas:

Utilizar materiales específicamente clasificados para rígidos circuitos impresos flexibles incluyendo adhesivos, láminas de cobre y películas de poliimida. Optimice su diseño para el entorno de uso final y ajuste en consecuencia su apilamiento, radio de flexión, ancho de traza y geometría de almohadillas.

Elija un fabricante con controles de proceso avanzados, salas limpias, inspección óptica automática o AOI y laminación controlada. Estos controles de calidad cuando se hacen con consistencia pueden prevenir muchos problemas ocultos.

Durante el proceso de montaje, soporte de las regiones de flexión correctamente. Limite los retrabous y optimize los perfiles de soldadura para evitar fallas relacionadas con el calor. Asegúrese de que los operadores estén debidamente capacitados para los procesos de manipulación.

Utiliza un recubrimiento robusto y una encapsulación para proteger el PCB rígido-flexible que verá uso en entornos desafiantes. El sellado adecuado y el buen diseño de la carcasa pueden prolongar la vida útil de sus productos en estas situaciones.

Asegúrese de que su rígido circuitos impresos flexibles son rigurosamente probados antes del envío, utilizando pruebas eléctricas, ciclismo térmico y pruebas de flexión. Referencia de sus productos a una norma como IPC-6013 para asegurarse de que cumplen con los requisitos de calidad.

Pero sobre todo, el éxito de su proyecto depende de la experiencia de su proveedor. Trabajar con fabricantes con experiencia en la fabricación de circuito impreso flexible y dispuestos a participar en las revisiones de DFM.

Rígido circuitos impresos flexibles permite diseños innovadores y una buena fiabilidad cuando se concebe, diseña y fabrica con atención al detalle, pero se enfrenta a desafíos únicos de su naturaleza. Esperamos que hayas disfrutado de nuestro artículo de hoy y esperamos verte la próxima vez!