L’avvento delle nuove tecnologie nel settore wearable e automotive, ha condizionato il mercato PCB con nuove scelte di layout al fine di fornire una maggior efficienza e affidabilità ai dispositivi elettronici impiegati in vari campi. L’assemblaggio derivante dalla tecnologia flessibile (dall'inglese flexible), si basa su un insieme di materiali con caratteristiche elettriche e meccaniche decisamente eccezionali. In questo articolo faremo una panoramica sulla tecnologia PCB flessibile, analizzando anche alcuni aspetti di mercato.
Introduzione
L’elettronica flessibile è una tecnologia di assemblaggio su substrati plastici come poliimmide, PEEK o film poliestere trasparenti e conduttivi. L’assemblaggio avviene attraverso i medesimi componenti utilizzati nei classici circuiti stampati rigidi, consentendo però di conformarsi in una forma desiderata (Figura 1). Un approccio alternativo suggerisce varie tecniche di incisione per assottigliare il substrato di silicio tradizionale per qualche decina di micrometri, e ottenere così una ragionevole elasticità (~ 5 mm come raggio di curvatura). I circuiti flessibili hanno una capacità intrinseca di integrarsi perfettamente in un unico circuito, riducendo così il tempo di assemblaggio di un prodotto. La caratteristica è particolarmente evidente quando il cablaggio da punto a punto è un requisito come parte del processo di assemblaggio finale. Molti materiali di base utilizzati nella fabbricazione di circuiti flessibili hanno alcune proprietà intrinseche di natura elettrica e meccanica eccezionali.
Figura 1: circuito PCB flessibile
I PCB flessibili sono soluzioni di interconnettività ad alta efficienza utilizzati per una vasta gamma di dispositivi elettronici con circuiti complessi. Inoltre, offrono numerosi vantaggi quali l'alta efficienza e la ridotta manutenzione del sistema. In particolare, i multistrati rappresentano quasi il 30 % della domanda totale per le applicazioni di elettronica, e si prevede di alimentare la sua adozione nei settori dell'industria dell'elettronica di consumo e automotive.
FPCB, circuiti PCB flessibili
I circuiti stampati flessibili (FPCB o FPC) sono realizzati con una tecnologia fotolitografica. Un modo alternativo è quello di laminare strisce di rame molto sottili (0,07 mm) tra due strati di PET. Questi strati di PET, tipicamente di spessore 0,05 mm, sono rivestiti con un adesivo che viene termoindurito durante il processo di laminazione. Il principale vantaggio è la possibilità di flettere collegamenti elettrici durante il normale funzionamento, come nei telefoni cellulari pieghevoli, oppure il collegamento tra sottosistemi per sostituire cablaggi come nell’aerospace e nell’automotive.
Altamente riciclabile, il PET o PETE (polietilene tereftalato) è una resina plastica derivante dal poliestere. Il polietilentereftalato è un polimero creato dalla combinazione di due monomeri: glicole etilenico modificato e acido tereftalico purificato. E' stato sintetizzato in Nord America nel corso del 1940. Apprezzato per la sua forza, la termo-stabilità e la sua trasparenza, il PET è una scelta popolare per l'imballaggio. E’ frequentemente impiegato anche per confezionare una vasta gamma di prodotti, tra cui le bevande, prodotti da forno surgelati, cosmetici e detergenti per la casa. PET è anche poco costoso, leggero e riciclabile.
Il potenziale di sostituire più schede rigide e/o connettori attraverso una tecnica “flessibile”, rende tale tecnologia molto appetibile nei sistemi wearable ma anche in tutte quelle situazioni che richiedono manualità operativa. Le FPC impilate possono essere impiegate in varie configurazioni diminuendo [...]
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sicuramente una tecnologia ottima per tante applicazioni. un piccolo punto negativo: in applicazioni molto “movimentate” sono un pò a rischio “cedimento” e possono spezzarsi con la conseguenza di dover sostituire il componente guasto. Per esempio nel mio piccolo ho effettuato proprio la sostituzione di un “flat-cable” spezzato su un vecchio telefono cellulare (mi pare samsung con aperura “a slitta”): collegava lo schermo alla “mainboard”. Purtroppo il ricambio non è durato tanto tempo come l’originale….a favore dell’acquisto di un nuovissimo smartphone 🙂
In caso di geometrie complesse e particolarmente critiche, i circuiti stampati flessibili sono il modo migliore per semplificare il lavoro dei progettisti. Essi portano solo ad aspetti positivi: ad esempio il risparmio, in termini di spazio, di peso e di costi.e una maggiore affidabilità dei contatti elettrici sono solo alcuni dei grandi vantaggi offerti dai circuiti stampati flessibili.
Secondo me i circuiti flessibili rappresentano il fututo (se non già il presente) per i prossimi PCB, in una visione di dispositivi sempre più sottili e piccoli.