¿Qué son los rigidizadores de PCB?

Los rigidizadores de PCB son componentes adicionales que se aplican a las placas de circuito impreso y que no forman parte del diseño básico de la placa. Desempeñan un papel fundamental a la hora de reforzar determinadas zonas de la placa de circuito impreso y agilizar el proceso de manipulación de la placa. 

Los rigidizadores refuerzan la robustez de las placas de circuito impreso para combatir diversas dificultades operativas y de fabricación. En los casos de PCB flexibles, para lograr un estado de rigidez en sectores específicos, se integran soportes mecánicos, conocidos como rigidizadores de PCB.

Ventajas de utilizar rigidizadores de PCB

Refuerzos para PCB
  • Refuerzo mecánico: Los rigidizadores mejoran la rigidez y la fortaleza estructural de determinadas zonas de la placa de circuito impreso, mitigando el alabeo, la flexión y la contorsión, lo que resulta crucial para las secciones que soportan peso o las situaciones de gran tensión.
  • Resistencia a la flexión: Desempeñan un papel fundamental a la hora de contrarrestar la tensión de flexión, manteniendo la estabilidad y la fiabilidad operativa de la placa de circuito impreso, lo cual es esencial para evitar daños en las placas de circuito impreso flexibles durante los procesos de instalación, manipulación o funcionamiento normal.
  • Disipación térmica mejorada: Los rigidizadores contribuyen a una distribución y disipación eficaces del calor, lo que favorece un control térmico superior en la placa de circuito impreso y evita el sobrecalentamiento y las incoherencias térmicas.
  • Refuerzo de los puntos de conexión: La aplicación estratégica de rigidizadores refuerza los conectores, puertos y elementos de circuito rompibles, protegiéndolos de posibles desgastes durante la conexión, desconexión o actividad habitual.
  • Montaje de componentes auxiliares: Los rigidizadores crean un entorno propicio para fijar componentes suplementarios como disipadores de calor, sensores o módulos electrónicos, ampliando así las funcionalidades de la placa de circuito.
  • Precisión de alineación: También actúan como útiles de guía para el correcto posicionamiento de la placa de circuito durante el proceso de montaje, lo que sirve para minimizar los errores de montaje.
  • Amortiguación de vibraciones y resonancias: La adición de rigidizadores contribuye a amortiguar las vibraciones y resonancias de la placa de circuitos, mejorando la integridad de la señal y reduciendo las interferencias.

En esencia, los rigidizadores de placas de circuito impreso son indispensables para reforzar el rendimiento y la fiabilidad de las placas de circuito flexibles, sobre todo en aplicaciones que exigen una mayor resistencia mecánica y estabilidad en determinadas secciones.

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Variedades de rigidizadores de PCB

Comprender las variedades disponibles de rigidizadores de PCB es fundamental para seleccionar el tipo adecuado para su proyecto de PCB flexible. A continuación se describen algunos de los tipos de rigidizadores:

Refuerzos de poliimida (PI)

Formados por una película de polímero tolerante a altas temperaturas, los rigidizadores de poliimida -apilables para aumentar el grosor- son opciones populares debido a su resistencia a la soldadura y a sus fuertes cualidades adhesivas. Estos refuerzos se aplican para crear puntos de flexión controlados y tolerancias de contacto durante el proceso de montaje.

En particular, dificultan la flexibilidad en determinadas zonas de la placa de circuito impreso destinadas a la integración en un producto final. Se utilizan donde hay ranuras de inserción de dedos de oro o en lados opuestos, lo que mejora la resistencia al desgaste.

El kapton, una forma de poliimida muy utilizada, es preferible por su función de aumentar la flexibilidad de los extremos de una placa de circuito impreso y permitir la fijación de componentes como conectores ZIF. En estos casos, Kapton proporciona el soporte necesario, garantizando así que la placa de circuito impreso funcione de forma eficaz y fiable.

Refuerzos FR-4

Basado en un laminado de fibra de vidrio entretejido con resina epoxi, el FR-4 es el material de referencia para muchos rigidizadores de circuitos flexibles. El FR-4 proporciona un soporte rígido para la placa de circuito impreso flexible durante la colocación de los componentes y el reflujo térmico.

La integración de un borde FR-4 en el perímetro de la placa de circuito impreso puede sustituir a los soportes SMT y reducir los costes durante el montaje, ya que permite que los componentes PTH accedan directamente a los pads de soldadura.

Refuerzos metálicos (acero inoxidable o aluminio)

Para los diseños que exigen una conformabilidad excepcional, resistencia a la corrosión y durabilidad a largo plazo, los rigidizadores de acero inoxidable o aluminio son las mejores opciones. Estos refuerzos mejoran el proceso de montaje al dotar a la placa de circuito impreso flexible de una robustez adicional.

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Colocación de refuerzos en placas de circuito impreso flexibles

Refuerzos de la capa superior

Los rigidizadores de la superficie superior de las placas de circuito impreso flexibles están diseñados para proporcionar un soporte estructural general. Son especialmente necesarios cuando la placa de circuito impreso flexible tiene que gestionar cargas importantes, como cuando se conecta a instrumentos pesados como pantallas LED, y ayudan a distribuir la carga por las superficies de la placa.

Refuerzos de la capa inferior

Cuando determinadas regiones de una placa de circuito impreso flexible requieren un refuerzo adicional -posiblemente zonas cargadas de componentes activos-, se aplican allí refuerzos de la capa inferior para reforzar el soporte mecánico y, al mismo tiempo, mitigar el riesgo de daños por esfuerzos repetitivos.

Refuerzos de doble capa (superior e inferior)

La utilización de refuerzos en las capas superior e inferior aumenta significativamente la estabilidad y rigidez de la placa de circuito impreso flexible, normalmente situados en las secciones pivotantes de la placa. Estos pueden estar compuestos de diversas sustancias, como diferentes metales y polímeros. Al planificar un diseño con varios rigidizadores, es importante distinguir qué zonas de la placa de circuito impreso flexible requieren más rigidez. Esto podría identificarse mediante evaluaciones mecánicas de la zona o señalando los puntos de flexión probables en el producto final.

En ocasiones, es necesario infundir refuerzos tanto en la capa superior como en la inferior para reforzar la integridad estructural de la placa de circuito impreso flexible. Las aplicaciones que requieren resistencia a la flexión o compresión multidireccional pueden beneficiarse de este enfoque. Los entornos muy dinámicos pueden requerir una mayor rigidez en varias direcciones, por lo que la colocación de dos capas ofrece una mayor maleabilidad de diseño para cumplir requisitos complejos.

Métodos de fijación de rigidizadores a una placa de circuito impreso flexible

Existen dos técnicas principales para fijar los rigidizadores de PCB a una PCB flexible: la unión térmica y el adhesivo sensible a la presión (PSA). 

Cada opción tiene sus pros y sus contras, y la elección final debe ajustarse a los objetivos específicos del diseño, las exigencias medioambientales y las consideraciones sobre los materiales. La unión térmica garantiza una unión mecánica más robusta, adecuada para aplicaciones sometidas a grandes esfuerzos, aunque puede requerir equipos avanzados. El PSA, aunque es más sencillo y económico, puede carecer de estabilidad a largo plazo en determinadas condiciones, por lo que es más adecuado para aplicaciones menos exigentes o que requieran removilidad.

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