¿Cuáles son las directrices de diseño para evitar el agrietamiento en zonas de curvatura rígido-flexible?

El rígido-flexible es impresionante hasta que aparece el primer retorno de campo con una traza abierta justo en la curva. La mayoría de las veces, no es un “daño misterioso”. Es tensión que se acumula donde la placa no puede soportarla: cobre, chapado y cambios bruscos de rigidez.

Si fabrica rígido-flexibles para productos plegables, sustitutos de arneses móviles o armarios estrechos, esta guía le ayudará a mantener viva el área de plegado a través de giros de prototipos y producción en masa. Si también necesita un fabricante que pueda realizar fabricaciones rápidas y un volumen OEM/ODM estable, empiece por las especificaciones y el flujo DFM de nuestra sección Página de inicio de la fábrica de PCB B2B de China.

Zonas de flexión rígido-flexibles: por qué se produce el agrietamiento

El agrietamiento suele empezar como microfracturas en el cobre o el chapado. Después, la vibración, los ciclos de calor o el plegado repetido convierten las microfracturas en verdaderas aperturas.

Causas comunes que reconocerás:

• El radio de curvatura es demasiado cerrado para el grosor de la pila.
• Dentro de la zona de flexión se sitúan vías, almohadillas o elementos chapados.
• La transición de rígido a flexible actúa como una bisagra.
• El trazado hace que la flexión sea más rígida de lo que se piensa.
• El acabado de la superficie o la elección del material no se ajustan al ciclo de plegado.

Si desea una vista de alto nivel de lo que podemos construir (apilamientos, opciones flexibles y límites de proceso), consulte Capacidades.

Radio de curvatura

Elija primero un radio de curvatura seguro y después el trazado

Empiece por el radio de curvatura. Todo lo demás depende de ello.

Qué hacer

• Bloquee el radio de curvatura pronto, antes de “terminar de fresar”.”
• Dile a tu fab que la curva es estático (se dobla una vez y no se mueve) o dinámico (se dobla muchas veces).

Regla general (punto de partida)

• Curva estática: muchos equipos empiezan alrededor de ~10× el grosor de flexión.
• Curvatura dinámica: más grande. Cuantos más ciclos, más radio necesitas.

Escena real Un módulo plegable se ve bien en CAD, pero la bisagra obliga a que el flexible se enrolle más de lo previsto. Es entonces cuando aparece la fatiga del cobre. Si tu equipo mecánico no puede garantizar el radio, añade un tope duro en la carcasa o rediseña la ruta de plegado.

Para la construcción de productos rígido-flexibles y circuitos plegables, consulte nuestro Página del fabricante de Rigid-Flex PCB.

Vías en zonas de curvas

Mantener las vías / PTH / componentes fuera de la zona de curvatura

Un agujero pasante chapado en una zona de curvatura es como taladrar un agujero en un clip y luego doblarlo. No le devolverá el amor.

Qué hacer

• Mantenga el PTH, las microvías, las almohadillas de prueba y los componentes fuera de la zona de flexión.
• Si debe realizar una transición de capas, hágalo en la sección rígida o en una zona de “aterrizaje” sin curvatura.

Escena real Estás trazando un conector muy apretado, y la única vía de escape limpia pone vías justo donde se dobla el cable. El prototipo podría pasar. Luego, una prueba de caída más tarde, ese barril vía se convierte en el punto de fallo.

Si necesita ayuda para las reglas de fabricación y las comprobaciones DFM en diseños complejos, nuestra solución Servicio de fabricación de PCB es un buen punto de partida.

Retención de transición de rígido a flexible

Añadir una retención cerca del límite entre rígido y flexible.

El límite entre rígido y flexible es un precipicio de rigidez. Si la curvatura se produce demasiado cerca, la flexión se “arruga” justo en el borde.

Qué hacer

• Defina una zona de exclusión alrededor del límite para vías, cambios de cobre y almohadillas de componentes.
• Haga que la curvatura se produzca en el centro del tramo de flexión, no en la transición.

Regla general (punto de partida)

• Muchas tiendas utilizan una distancia de seguridad del orden de ~1 mm+ dependiendo de la construcción, el peso del cobre y el diseño del refuerzo. Considérelo un elemento de DFM, no una suposición.

Borde de refuerzo

Vías de control cerca de los rigidizadores

Los refuerzos son útiles, pero sus bordes aumentan la tensión. Las vías “justo fuera” del borde de un rigidizador suelen agrietarse primero.

Qué hacer

• Si utiliza refuerzos, mantenga los elementos sensibles alejados del borde del refuerzo.
• Evite colocar campos de vía densos justo al lado del límite del rigidizador.

Escena real El módulo flexible de una cámara utiliza un refuerzo bajo el conector. El conector sobrevive al reflujo, pero el flexo se agrieta durante el montaje porque la curva empieza justo en el borde del refuerzo. El problema se soluciona desplazando la línea de doblado unos milímetros y añadiendo una mayor distancia de deformación.

Para construcciones de poliamida rígido-flexible que incluyan secciones de cable flexible, véase Placa de circuito impreso rígida-flexible de poliamida con cable FPC.

Trazado de rutas en la zona de curvas

Trazar las vías teniendo en cuenta la curva: ortogonales/perpendiculares + evitar la rigidez de la “viga en I”.

El estilo de enrutamiento puede convertir accidentalmente tu flex en una viga.

Qué hacer

• En la zona de curvas, los trazos de ruta perpendicular a la línea de pliegue cuando sea posible.
• Si tiene varias capas flexibles, escalonar trazos entre las capas a través de la curva. No las apiles perfectamente una encima de otra. Ese cobre apilado se comporta como una “viga en I”.”

Utilice curvas, no esquinas de 90°; añada lágrimas/perfiles en las pastillas y vías.

Las esquinas afiladas concentran la tensión. La geometría lisa la distribuye.

Qué hacer

• Utilice arcos y curvas suaves en la zona de flexión.
• Añada lágrimas donde un trazo fino se une a una almohadilla o a una vía terrestre.
• Evite los saltos bruscos de anchura en la zona de curvas.

Escena real El sensor flexible de un wearable falla siempre en la misma almohadilla. La solución no era cobre más grueso. Se trataba de lágrimas más un ángulo de entrada más suave en la almohadilla, lo que redujo el pico de tensión.

Si su proyecto incluye secciones del CPE, puede que también desee consultar nuestra sección Página del fabricante de FPC personalizados.

Planos de cobre en flex

Trate con cuidado los planos de cobre en flexión: prefiera los sombreados/cruzados cuando se trate de flexión

Los planos sólidos añaden rigidez rápidamente. Eso puede ser bueno en zonas rígidas. En la zona flexible, puede ser una trampa para la fiabilidad.

Qué hacer

• Utilice masa rayada en la zona de curvatura si su presupuesto de integridad de la señal se lo permite.
• Mantenga los grandes chorros de cobre fuera de la zona de curvatura a menos que realmente los necesite.
• Si debe transportar corriente, considere varios conductores más estrechos en lugar de una losa enorme.

Cubierta y alivio de tensión

Refuerce las almohadillas/características correctamente con revestimientos y anclajes

Los fallos de pelado y levantado son habituales cuando las almohadillas se asientan en una región en movimiento.

Qué hacer

• Utilice aberturas de recubrimiento que no expongan más cobre del necesario.
• Añada elementos de anclaje donde las almohadillas o vías se sitúen cerca de zonas de movimiento.
• Mantenga las juntas de soldadura fuera de la sección de flexión siempre que sea posible.

Añada alivio de tensión cerca de la interfaz rígido-flexible cuando se produzcan dobleces en las proximidades

El alivio de la tensión distribuye la fuerza. Piense en ello como eliminar el “punto de articulación”.”

Qué hacer

• Añada un alivio de tensión en la transición cuando el cerramiento obligue a doblar cerca del borde rígido.
• Evitar cambios bruscos de espesor a lo largo del tramo de curvatura.

Si su proyecto también necesita soporte de montaje (SMT, tecnología mixta, llave en mano), consulte Montaje de PCB.

Acabado superficial ENIG

No doblar las zonas de contacto/dedo chapadas en ENIG

Si la zona de flexión incluye dedos chapados o capas gruesas de níquel, el riesgo de agrietamiento aumenta.

Qué hacer

• Mantenga los dedos ENIG y las zonas de contacto de oro en secciones no dobladas.
• Si necesita dedos de oro, diseñe la mecánica de modo que esas zonas nunca se flexionen.

Elección del material Cobre recocido laminado

Elija los materiales para el perfil de movimiento: Cobre RA para flexiones repetidas

El tipo de cobre importa más de lo que la gente espera.

Qué hacer

• Para la flexión dinámica, utilice cobre recocido laminado (RA) siempre que sea posible.
• Mantenga la pila de flexión delgada y consistente a lo largo del tramo de flexión.

Cuadro de directrices de diseño

Fabricación y control de calidad

Se puede diseñar una zona de plegado perfecta y perder fiabilidad si el control del proceso es deficiente. En las construcciones B2B, lo que se busca es un laminado uniforme, un registro limpio del recubrimiento y una calidad estable del taladrado/chapado.

Si quiere ver cómo controlamos eso a través del prototipo y el volumen, vaya a Calidad. Si está listo para enviar un stackup, notas de plegado y Gerbers para recibir comentarios de DFM, póngase en contacto con nosotros a través de Póngase en contacto con nosotros.