O que são os reforços para PCB?

Os reforços de PCB actuam como componentes adicionais aplicados às placas de circuitos, que não fazem parte da conceção principal da PCB. Desempenham um papel vital no reforço de determinadas regiões da placa de circuito impresso e na simplificação do processo de manuseamento da placa. 

Os reforços aumentam a robustez dos PCB para combater várias dificuldades operacionais e de fabrico. Nos casos que envolvem PCB flexíveis, para atingir um estado de rigidez em sectores específicos, é integrado um suporte mecânico, conhecido como reforços de PCB.

Vantagens da utilização de reforços para PCB

Reforços para PCB
  • Reforço mecânico: Os reforços melhoram a rigidez e a robustez estrutural das zonas PCB visadas, atenuando a deformação, a flexão e a contorção, o que é crucial para as secções que suportam peso ou situações de grande tensão.
  • Resistência à flexão: Desempenham um papel fundamental no combate às tensões de flexão, mantendo a estabilidade e a fiabilidade operacional da placa de circuitos, o que é essencial para evitar danos nas placas de circuito impresso flexíveis durante os processos de instalação, manuseamento ou funcionamento normal.
  • Dissipação de calor melhorada: Os reforços contribuem para uma distribuição e dissipação eficazes do calor, o que promove um controlo térmico superior na placa de circuito impresso e evita o sobreaquecimento e a inconsistência térmica.
  • Reforço dos locais de ligação: A aplicação estratégica de reforços reforça os conectores, as portas e os elementos de circuito quebráveis, protegendo-os do desgaste potencial durante a ligação, a desconexão ou a atividade regular.
  • Montagem de componentes auxiliares: Os reforços criam um ambiente propício à fixação de componentes suplementares como dissipadores de calor, sensores ou módulos electrónicos, expandindo assim as funcionalidades da placa de circuitos.
  • Precisão do alinhamento: Funcionam igualmente como dispositivos de orientação para o posicionamento correto da placa de circuitos durante o processo de montagem, o que permite minimizar os erros de montagem.
  • Amortecimento de vibrações e ressonâncias: A adição de reforços é fundamental para amortecer as vibrações e ressonâncias das placas de circuitos, melhorando a integridade do sinal e reduzindo as interferências.

Essencialmente, os reforços para placas de circuito impresso são indispensáveis para fortalecer o desempenho e a fiabilidade das placas de circuito flexíveis, particularmente em aplicações que exigem maior resistência mecânica e estabilidade em secções designadas.

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Variedades de reforços para PCB

Compreender as variedades disponíveis de reforços de PCB é fundamental para selecionar o tipo adequado para o seu empreendimento de PCB flexível. De seguida, descrevem-se alguns dos tipos de reforços:

Reforços de poliimida (PI)

Constituídos por uma película de polímero tolerante a altas temperaturas, os reforços de poliimida - empilháveis para aumentar a espessura - são escolhas populares devido à sua resistência à soldadura e às suas fortes qualidades adesivas. Estes reforços são aplicados para criar pontos de flexão controlados e tolerâncias de contacto durante o processo de montagem.

Em particular, impedem a flexibilidade em áreas seleccionadas da placa de circuito impresso destinadas à integração num produto final. Podem ser utilizados onde existem ranhuras de inserção de dedos de ouro ou em lados opostos, melhorando a resistência ao desgaste.

O Kapton, uma forma de poliimida amplamente utilizada, é preferível pelo seu papel no aumento da flexibilidade das extremidades de uma placa de circuito impresso e por permitir a fixação de componentes como os conectores ZIF. Nestes cenários, o Kapton fornece o suporte necessário, garantindo assim que a placa de circuito impresso funcione de forma eficaz e fiável.

Reforços FR-4

Com a sua base num laminado de fibra de vidro entrelaçado com resina epóxi, o FR-4 é o material de eleição para muitos reforços em circuitos flexíveis. O FR-4 confere um suporte rígido ao PCB flexível durante a colocação dos componentes e o refluxo térmico.

A integração de um rebordo FR-4 nos perímetros da placa de circuito impresso pode substituir os suportes SMT e reduzir os custos durante a montagem, uma vez que permite que os componentes PTH acedam diretamente aos pontos de soldadura.

Reforços metálicos (aço inoxidável ou alumínio)

Para projectos que exijam uma formabilidade excecional, resistência à corrosão e durabilidade a longo prazo, os reforços feitos de aço inoxidável ou alumínio são escolhas de topo. Estes reforços melhoram o processo de montagem, proporcionando à placa de circuito impresso flexível uma robustez adicional.

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Colocação de reforços em PCBs flexíveis

Reforços da camada superior

Os reforços na superfície superior das placas de circuito impresso flexíveis destinam-se a fornecer apoio estrutural global. São especialmente necessários quando a placa de circuito impresso flexível tem a tarefa de gerir cargas substanciais, como na ligação a instrumentos pesados como ecrãs LED, ajudando na distribuição da carga pelas superfícies da placa de circuito impresso.

Reforços da camada inferior

Quando determinadas regiões de uma placa de circuito impresso flexível requerem um reforço adicional - possivelmente áreas carregadas de componentes activos - os reforços da camada inferior são aí aplicados para reforçar o suporte mecânico e, ao mesmo tempo, atenuar o risco de danos por esforço repetitivo.

Reforços de camada dupla (superior e inferior)

A utilização de reforços nas camadas superior e inferior resulta num aumento significativo da estabilidade e da rigidez da placa de circuito impresso flexível, normalmente situados em secções centrais da placa. Estes podem ser constituídos por várias substâncias, como diferentes metais e polímeros. Ao planear um design com vários reforços, é importante distinguir quais as zonas de PCB flexível que requerem maior rigidez. Isto pode ser identificado através de avaliações da área mecânica ou através da identificação de pontos de flexão prováveis no produto final.

Ocasionalmente, a infusão de reforços nas camadas superior e inferior é necessária para reforçar a integridade estrutural da placa de circuito impresso flexível de forma abrangente. As aplicações que requerem uma resistência multidirecional à flexão ou à compressão podem beneficiar desta abordagem. Ambientes intensamente dinâmicos podem necessitar de maior rigidez em várias direcções, pelo que a colocação de duas camadas oferece uma maleabilidade de conceção adicional para cumprir requisitos complexos.

Métodos de fixação de reforços a uma placa de circuito impresso flexível

Existem duas técnicas principais para fixar os reforços de PCB a uma PCB flexível, nomeadamente a colagem térmica e o adesivo sensível à pressão (PSA). 

Cada opção tem o seu próprio conjunto de prós e contras, e a seleção final deve estar alinhada com objectivos de design específicos, exigências ambientais e considerações materiais. A ligação térmica assegura uma ligação mecânica mais robusta, adequada para aplicações de elevada tensão, embora possa necessitar de equipamento avançado. O PSA, embora mais simples e mais económico, pode não ter estabilidade a longo prazo em determinadas condições e é mais adequado para aplicações de tensão mais baixa ou que exijam capacidade de remoção.

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