I circuiti stampati rigido flessibili, vantaggi e applicazioni

Ne abbiamo parlato con Davide Colombo, tecnologo di Fineline Italy

Introduzione

I circuiti stampati rigido flessibili, noti anche come rigid flex, sono ottenuti combinando substrati di materiale rigido FR4 con substrati di materiale flessibile (poliammide-Pl). I materiali così ottenuti vengono poi laminati insieme in modo tale da formare un’unica struttura interconnessa con fori metallizzati a formare la parte rigida e con la sola parte flessibile che esce dalla struttura rigida, adatta a risolvere i problemi di connessione in numerose applicazioni elettroniche. La tecnologia dei PCB rigido flessibili si è evoluta significativamente nel corso degli anni, passando dal semplice utilizzo come substrato flessibile in sostituzione dei cablaggi elettrici, a un vero e proprio circuito elettronico con i componenti assemblati in una o più parti rigide, collegate fra loro dalla struttura flessibile.

Vantaggi dei rigid flex

La progettazione di un PCB rigido flessibile è sicuramente più impegnativa rispetto a quella di un PCB rigido di tipo tradizionale. Tuttavia, esistono dei validi motivi in base ai quali i rigid flex sono oggi utilizzati con successo in numerosi progetti, in particolare dove gli spazi assegnati al circuito elettronico sono ristretti e con forma irregolare. Più in dettaglio, quali sono i vantaggi offerti dalla tecnologia rigido flessibile? “I PCB rigido flessibili presentano anzitutto dei significativi vantaggi strutturali. La costruzione ibrida flessibile che mette in contatto zone rigide, offre enormi vantaggi quali: modularità del prodotto finito, riduzione degli ingombri del prodotto, eliminazione dei cablaggi manuali e dei conseguenti difetti di contattazione”, ha affermato Davide Colombo, tecnologo di Fineline Italy.

Il corretto utilizzo dei circuiti stampati rigido flessibili rappresenta la soluzione migliore per rispondere ai requisiti e a i vincoli imposti da condizioni di spazio difficili e limitate. Questa tecnologia offre connessioni con elevato grado di sicurezza e affidabilità tra le parti del circuito, la garanzia di rispettare sempre la corretta polarità, nonché la riduzione di componenti costosi e critici quali i connettori. Anche se i costi di fabbricazione che questa tecnologia comporta sono superiori rispetto a quelli di un circuito stampato rigido tradizionale, questi sono giustificati dai vantaggi che il suo utilizzo comporta: maggiore flessibilità, incremento dell’affidabilità e semplificazione dei cablaggi.

I PCB rigid flex sono oggi utilizzati con successo in numerosi settori dell’elettronica, quali: industria, automotive, elettromedicale ed elettronica di consumo. “Inizialmente le costruzioni Rigid/Flex erano nate in ambito militare satellitare. Successivamente, con l’avvento dei computer portatili, hanno trovato spazio nel settore dell’informatica, sino ad arrivare ai giorni nostri dove sono largamente utilizzati negli smartphone, sia perché garantiscono una maggiore affidabilità nel tempo, sia perché risolvono con successo i problemi di interconnessione tra le varie aree del PCB”, ha affermato Davide Colombo, tecnologo di Fineline Italy.

Applicazioni automotive

In numerosi settori dell’elettronica stiamo assistendo a una crescente domanda di prodotti sempre più performanti, con dimensioni e peso sempre più ridotti. Questi requisiti stringenti richiedono soluzioni per i circuiti stampati in grado di adattarsi a densità elevate di componenti elettronici, collocati in spazi sempre più ristretti. L’industria automobilistica offre molteplici esempi significativi di potenziale utilizzo dei PCB rigido flessibili, inclusi i sistemi di controllo posti sul volante e sul cruscotto, i display, il sistema di infotainment e audio, pulsantiere, encoder rotativi e altro ancora. Queste applicazioni richiedono elevata affidabilità, robustezza e semplicità del cablaggio, riduzione al minimo delle saldature, potenzialmente soggette a ossidazione o a falsi contatti dovuti all’invecchiamento e alla sollecitazione meccanica. I dispositivi basati sui PCB rigido flessibili offrono un’elevata resistenza anche in presenza di vibrazioni elevate e urti, sono soggetti in misura inferiore ai guasti, hanno un peso inferiore e una maggiore densità di circuito. La componente flessibile di un rigid-flex può sopportare senza problemi migliaia di cicli di flessione.

L’industria automobilistica richiede dispositivi elettronici che siano affidabili, abbiano una lunga durata e siano competitivi a livello di costi. Come può la tecnologia rigid-flex indirizzare i requisiti stringenti imposti dalle applicazioni automotive? “L’applicazione della tecnologia rigid-flex nella produzione automotive su larga scala non è ancora ampiamente diffusa, essenzialmente per via dei costi più elevati rispetto ad una soluzione di tipo rigido. Soprattutto nell’industria automobilistica, la continua riduzione dei costi sta spingendo i progettisti ad evitare l’utilizzo di tale tecnologia. Tuttavia, utilizzando come substrati i materiali maggiormente diffusi sul mercato, come Kapton (poliammide), coverlay e rame, è possibile ottenere delle soluzioni a un costo competitivo (ad esempio, la combinazione più economica è quella ottenuta utilizzando il Kapton da 2 mils e il copper da 1 Oz). L’utilizzo di materie prime fornite da aziende che offrono un giusto rapporto qualità/prezzo, unito all’ottimizzazione del flusso di produzione, contribuiscono ulteriormente alla riduzione dei costi. Rispetto alla produzione di autoveicoli, i circuiti stampati rigido flessibili trovano maggiore spazio nel settore motociclistico, soprattutto sulle moto da competizione. Negli ultimi anni, nel settore motor sport si è assistito a un’accelerazione dell’utilizzo dell’elettronica nella zona comandi manopole e cruscotto, favorendo l’adozione della tecnologia rigid-flex”, ha affermato Davide Colombo, tecnologo di Fineline Italy.

Fabbricazione dei PCB rigid-flex

Il processo di fabbricazione dei PCB rigido flessibili è leggermente più complesso e richiede maggiore tempo rispetto alla produzione dei normali circuiti stampati rigidi. Una delle principali difficoltà del processo produttivo è quella di mantenere la flessibilità della scheda, al fine di ottenere il grado di libertà richiesto.

Ma in cosa differisce, rispetto a un tradizionale PCB multi-layer, la fabbricazione di un circuito stampato rigido flessibile? “Un primo fattore molto importante consiste nel trovare il giusto compromesso durante la fabbricazione del pannello di produzione. Utilizzando la tecnologia rigido flessibile, si tende ad avere uno sfrido importante, che con gli alti volumi di produzione diventa un fattore determinante per il costo finale del prodotto. La tecnologia rigid-flex richiede molta più manodopera nella preparazione della materia prima, in particolare nella preparazione del coverlay e del prepreg noflow, oltre al condizionamento e asciugatura dei materiali nelle varie fasi di produzione. Si rende inoltre necessaria una taratura dei parametri di lavorazione meccanica che soddisfi il giusto compromesso tra i diversi materiali combinati assieme. Alcuni esempi relativi a tali parametri sono: ciclo pressa, foratura e fresatura, pulizia dei fori e conseguente metallizzazione, tutti passaggi determinanti per il successo del prodotto finito”, ha affermato Davide Colombo, tecnologo di Fineline Italy.

Chi è Fineline?

In questo settore quanto mai dinamico e sfidante, eccelle in Italia Fineline Italy, branch italiana di Fineline Global di proprietà del Gruppo Fastprint, multinazionale cinese con 9 plant produttivi tra Cina, Europa e stati uniti, specializzata nella produzione di circuiti stampati ad alto livello tecnologico per settori caratterizzati dall’alta complessità e che richiedono una forte competenza tecnica, come quello militare e dell’alta tecnologia.

In questo settore quanto mai dinamico e sfidante, eccelle in Italia Fineline Italy, branch italiana di Fineline Global di proprietà del Gruppo Fastprint, multinazionale cinese con 9 plant produttivi tra Cina, Europa e stati uniti, specializzata nella produzione di circuiti stampati ad alto livello tecnologico per settori caratterizzati dall’alta complessità e che richiedono una forte competenza tecnica, come quello militare e dell’alta tecnologia.

Oggi l’azienda si è espansa in settori altrettanto strategici quali le telecomunicazione, l’automotive, il lighting, il medicale e l’industriale per i quali Fineline è oggi sicuramente un punto di riferimento nel mercato dei PCB.

L’azienda, la cui sede italiana ha base operativa a Bagnatica, in provincia di Bergamo, e rappresenta ormai un punto di riferimento nel mondo per tutti i settori elettronici che necessitano di un partner importante, in grado di garantire competitività, servizio, qualità e soluzioni tecnologiche di avanguardia.

Fineline è un’azienda globale ma capace di offrire ai suoi clienti locali un servizio molto strutturato, sia a livello tecnico e di qualità, sia di supporto commerciale, che si è sempre distinta per offrire ai suoi clienti un livello di servizio elevato in termini di qualità, flessibilità produttiva e di prezzi competitivi.

Redazione Fare Elettronica