Sustrato Flexible

La tecnología actual consta de piezas internas complejas que transmiten numerosas señales entre los comandos del usuario y la memoria del sistema. A medida que los dispositivos se vuelven más pequeños y más avanzados, los fabricantes requieren materiales que puedan soportar el estrés y las demandas de diversas condiciones y usos.

En décadas pasadas, la tecnología estaba limitada por partes internas rígidas que podían ceder bajo intensos niveles de estrés. En entornos donde había demasiado calor o vibración, cualquier dispositivo que contuviera una placa de circuito impreso (PCB) podría dejar de funcionar fácilmente. Recientemente, sin embargo, la tecnología ha mejorado mucho gracias a la introducción de sustratos flexibles.

Tabla de contenido

¿Qué es un sustrato flexible?
Usos de sustratos flexibles
¿Cómo se utilizan los sustratos flexibles en los PCB?
Beneficios de los sustratos flexibles
El futuro de los sustratos flexibles
PCB de sustrato flexible de Millennium Circuits

¿Qué es un sustrato flexible?

Un sustrato flexible es un material delgado y resistente al calor que generalmente está hecho de polímeros como poliimida y tereftalato de polietileno (PET). En muchos de los dispositivos informáticos y electrónicos actuales, las diminutas PCB que transmiten señales entre las indicaciones de control y las pantallas suelen estar hechas de sustratos flexibles.

Los fabricantes recurren cada vez más a sustratos flexibles para PCB porque el material tiene una calidad flexible que facilita la inserción de estas placas en lugares estrechos y delgados. Además, el sustrato de PET puede manejar las tensiones y temperaturas de una amplia gama de entornos de trabajo y aun así proporcionar frecuencias óptimas con componentes mínimos.

Usos de sustratos flexibles

Los materiales de sustrato flexibles se utilizan en los sectores industrial y médico para una amplia gama de aplicaciones y tecnologías. La flexibilidad y durabilidad del material lo han hecho adecuado para dispositivos pequeños y entornos de trabajo intensos donde factores como la vibración y los altos niveles de calor a menudo entran en juego. Algunos de los usos principales incluyen los siguientes:

1. Características del automóvil

La industria automotriz está adoptando sustratos flexibles debido a la mayor dependencia de la tecnología informática en los automóviles actuales. Con la llegada de los autos inteligentes, los fabricantes de automóviles necesitan formas de incorporar varios componentes inteligentes en el marco automotriz sin agregar peso adicional a los diseños de los vehículos.

Con sustratos flexibles, los fabricantes de automóviles pueden equipar nuevos vehículos con conectividad Wi-Fi, comandos de voz y capacidades de detección. Gracias al bajo costo de los componentes flexibles, los fabricantes de automóviles también pueden agregar estas características a precios razonables. Además, los sustratos flexibles pueden manejar los diversos temblores y vibraciones que acompañan a los baches y, a menudo, al terreno pedregoso de las carreteras abiertas del país.

2. Electrónica

Con la demanda actual de dispositivos que funcionan sobre la marcha, los fabricantes están fabricando dispositivos informáticos y electrónicos que son más compactos que nunca. Todos estos desarrollos han sido posibles gracias a las placas de sustrato flexibles, que se pueden colocar en pequeños dispositivos que caben en la palma de una mano. Los PCB de sustrato flexible se utilizan en dispositivos delgados y livianos como teléfonos inteligentes, cámaras digitales, grabadoras de video en miniatura y tabletas.

3. Microondas

En dispositivos que generan altas temperaturas, los componentes internos deben tener la flexibilidad y durabilidad para soportar niveles intensos de calor. Por estas razones, los sustratos flexibles se han vuelto cruciales para el funcionamiento de los hornos de microondas. Cada vez que calienta una taza de café en menos de 60 segundos, confía en un conjunto de procesos facilitados por PCB de sustrato flexible, que transmiten las señales desde el panel de entrada para activar las microondas que calientan alimentos y bebidas.

4. Aplicaciones Industriales

En las fábricas y plantas de procesamiento, las máquinas que recubren las cintas transportadoras soportan grandes cantidades de estrés durante una jornada laboral. En décadas pasadas, estos dispositivos dependían en gran medida de electricidad convencional y energía de aire comprimido porque los PCB eran demasiado sensibles y engorrosos para las tensiones del entorno industrial. Gracias a la durabilidad y la resistencia al calor de los sustratos flexibles, las máquinas industriales ahora pueden incorporar tecnología informática y realizar una gama más amplia de procesos pesados.

5. Iluminación LED

La iluminación LED ha ganado popularidad como una alternativa eficiente y de bajo consumo a los tubos fluorescentes y las bombillas incandescentes. Al igual que con todos los tipos de luces de la competencia, una de las principales preocupaciones sobre los LED es la generación de calor, que puede desperdiciar energía y afectar la configuración de la temperatura en un entorno de trabajo. Gracias a las cualidades de disipación de calor de las PCB de sustrato flexible, el calor se ha convertido en un factor secundario en los sistemas de iluminación LED.

6. Dispositivos médicos e implantes

Debido al tamaño pequeño y la naturaleza flexible de las PCB fabricadas con este sustrato superdelgado, el material se ha convertido en un elemento esencial de los dispositivos más nuevos utilizados en la industria médica. Los sustratos flexibles se utilizan hoy en todo, desde herramientas quirúrgicas hasta implantes electrónicos.

7. Electrónica de potencia

Cuando se combinan con finas capas de cobre, los sustratos flexibles se pueden utilizar en la industria de la electrónica de potencia. Para los dispositivos de grandes instalaciones que utilizan grandes volúmenes de energía para operar a niveles máximos, los sustratos flexibles son esenciales debido a su durabilidad resistente a la tensión.

¿Cómo se utilizan los sustratos flexibles en los PCB?

Los sustratos flexibles se utilizan para fabricar tableros de varias capas, completos con microchips, interfaces y circuitos integrados. Desde el exterior, estas placas tienen la misma apariencia que las PCB elegantes, sencillas y libres de obstáculos de hoy en día. La principal diferencia es que estas placas tienen una calidad flexible con un importante margen de flexión.

Una de las otras grandes diferencias de las PCB fabricadas con sustratos flexibles es la mínima variedad de componentes necesarios. Estos dispositivos pueden funcionar a alta densidad con solo una pequeña cantidad de espacio de superficie. Esto ha hecho que las PCB de sustrato flexible sean ideales para dispositivos pequeños que requieren capacidades de alto rendimiento para una multitud de funciones.

Los sustratos flexibles se utilizan en PCB porque su flexibilidad los hace resistentes a los impactos de temblores, vibraciones y niveles intensos de calor. Mientras tanto, las PCB de sustrato flexible pueden soportar estas tensiones con la máxima capacidad de rendimiento. En algunas de las situaciones más difíciles en fábricas e instalaciones eléctricas, los sustratos flexibles permiten brindar una integridad de señal óptima.

Los PCB hechos de sustrato flexible funcionan con errores mínimos, gracias a la falta de componentes de cableado o conectores mecánicos. Los métodos de ensamblaje también son relativamente similares en las PCB flexibles, lo que hace que estas placas sean funcionales y compatibles en una variedad de dispositivos aplicables. En general, los sustratos flexibles hacen que las PCB sean más confiables, robustas y de alto rendimiento. Como tal, los fabricantes de hoy en día prefieren cada vez más las placas de circuito impreso fabricadas con este material frente a sus contrapartes rígidas.

Beneficios de los sustratos flexibles

Los materiales de sustrato flexible ofrecen numerosos beneficios a los fabricantes de PCB y a las empresas y organizaciones que utilizan estas placas en vastos arsenales de equipos informáticos complejos. Los sustratos flexibles hacen que las placas sean menos engorrosas y más fáciles de manejar, instalar, desinstalar y reparar. Además, dichos componentes son más económicos y menos engorrosos de fabricar en primer lugar. Los beneficios de los sustratos flexibles se pueden resumir de la siguiente manera:

1. Reducción de peso y espacio

El tamaño y el peso reducidos de un sustrato flexible facilitan la inserción en una amplia gama de dispositivos electrónicos. Los sustratos flexibles se pueden instalar en algunos de los equipos informáticos más pequeños del mercado actual. Gracias a la naturaleza liviana de un sustrato flexible, es ideal para placas base en computadoras portátiles y dispositivos todo en uno. En general, las PCB fabricadas con sustrato flexible recortan el volumen del espacio en un 50 % y reducen el peso hasta en un 90 %.

Los sustratos flexibles también son ideales para dispositivos utilizados en las industrias aeroespacial y médica. En el equipo hospitalario, la calidad liviana de un sustrato flexible facilita la construcción de dispositivos más compactos pero elaborados que se pueden transferir de una habitación a otra. La naturaleza liviana y compacta de un sustrato flexible también lo convierte en la mejor opción para los dispositivos que se usan en el aire.

2. Instalación y servicio más fáciles

Los sustratos flexibles son fáciles de instalar porque se pueden flexionar y doblar en su lugar en una placa de circuito impreso. Para algunos de los tableros y dispositivos más pequeños, la flexibilidad de los sustratos reduce la dificultad y el trabajo durante todo el proceso de ensamblaje. Como tal, los costos relacionados con la fabricación son generalmente más bajos cuando opta por sustratos flexibles.

Cuando se necesita trabajo de mantenimiento o servicio, la tarea se vuelve mucho más fácil si el dispositivo en cuestión consta de piezas cubiertas con sustratos flexibles. Así como el material es fácil de colocar, también se puede doblar cuando sea necesario para reparaciones y modificaciones.

3. Aumento de la confiabilidad

Los sustratos flexibles son más confiables que las opciones anteriores en el mercado porque requieren pocas o ninguna conexión de interfaz. Con un sustrato flexible, no tiene que lidiar tanto con conectores, uniones soldadas, contactos engarzados y otros componentes de interfaz. Gracias a la reducción masiva de conectores, hay menos posibilidades de fallo con sustratos flexibles.

Los sustratos flexibles también tienen la fuerza para resistir los impactos de las vibraciones, el calor y los golpes. Como tal, el sustrato es adecuado para placas utilizadas en dispositivos destinados a soportar temperaturas extremas y turbulencias. Con sustratos flexibles, la mayoría de los dispositivos generalmente tendrán la fuerza para soportar usos militares y médicos agotadores.

4. Manejo del calor

Los materiales de sustrato flexible resisten el calor y también ofrecen una flexibilidad muy superior a todas las opciones de la competencia. Como tal, los componentes de los dispositivos equipados con sustratos flexibles son más adecuados para soportar las tensiones de las altas temperaturas en entornos industriales y húmedos. Los sustratos flexibles también pueden resistir los efectos de los cambios de temperatura que a menudo hacen que otros materiales se expandan y contraigan con el tiempo.

Debido a la resistencia a la temperatura de los sustratos flexibles, el material también es muy resistente a los efectos del gas, el aceite y los ácidos. Además, los sustratos flexibles son en su mayoría resistentes a los efectos de la exposición a los rayos UV y la radiación.

5. Mejorando la Estética

Los sustratos flexibles tienen una apariencia elegante y transparente que hace que las piezas internas de los dispositivos electrónicos e informáticos sean más agradables estéticamente y más fáciles de identificar. En los componentes más antiguos, las partes internas a menudo estaban llenas de cables y otros componentes, lo que dificultaba su identificación para el profano típico.

En los componentes más nuevos, la apariencia elegante de los sustratos flexibles hace que los componentes sean menos intimidantes para los usuarios promedio. En varias organizaciones del sector industrial, el personal informático y el personal de TI pueden identificar instantáneamente varias piezas que utilizan sustratos flexibles porque las piezas no están cubiertas con cables ni componentes con orificios pasantes.

6. Eliminación de conectores

Los sustratos flexibles eliminan en gran medida la necesidad de conexiones de interfaz en componentes informáticos o electrónicos. Al mismo tiempo, los circuitos flexibles pueden acomodar la mayoría de los tipos de componentes, siempre que las piezas sean aplicables al diseño rígido de PCB. Los contactos integrados de fuerza de interfaz cero (ZIF) ofrecen interfaces fáciles de piezas pequeñas que funcionan en infraestructuras de sistemas.

Los tableros que están revestidos con sustratos flexibles son generalmente de naturaleza plana y de apariencia elegante. Debido a esta planitud, las PCB con un sustrato flexible se pueden insertar más fácilmente en ranuras estrechas en algunos de los dispositivos más pequeños que se puedan imaginar gracias a la falta de conectores complicados.

7. Reducción de costes de montaje

Debido a la naturaleza delgada y la calidad liviana de los sustratos flexibles, el material es fácil de aplicar en un área confinada. Por lo tanto, el costo de fabricar componentes con sustratos flexibles requiere relativamente pocos gastos generales. Además, los costes asociados con los materiales y el embalaje también se reducen cuando se utilizan sustratos flexibles para los componentes en cuestión.

El futuro de los sustratos flexibles

Se espera que el uso de sustratos flexibles aumente en los próximos años en las áreas de memoria electrónica, microelectrónica y optoelectrónica. Los materiales de sustrato de PET ofrecen la flexibilidad y la durabilidad ideales para nuevos avances en la tecnología utilizada para el control de la luz, la transferencia de señales y el almacenamiento de memoria en los ámbitos de la informática y la electrónica.

Para los equipos informáticos, las PCB hechas de sustratos flexibles permitirán una mayor cantidad de almacenamiento de memoria en dispositivos informáticos diminutos. A su debido tiempo, los fabricantes podrían producir dispositivos del tamaño de un pulgar con la capacidad de almacenar miles de películas de alta tasa de bits y el poder de procesamiento para ejecutar múltiples programas, cada uno con la indicación de un comando de voz. Estos dispositivos podrían ser compatibles con pantallas del tamaño de una pared que se muestren a todo color y con una resolución óptima, completos con sistemas de altavoces de sonido envolvente integrados. Es probable que todas estas características se controlen de forma remota con tecnología de IA activada por voz, todo posible gracias a las PCB de sustrato flexible.

Los sustratos flexibles de PET también facilitarán futuros desarrollos en automóviles inteligentes. Si los automóviles sin conductor toman las carreteras de la nación en las próximas décadas, los PCB flexibles serán parte integral del poder de la memoria, la tecnología de detección, la inteligencia artificial y la conectividad remota de dichos automóviles. La misma tecnología también podría usarse para propulsar vehículos voladores que, en última instancia, podrían reducir la necesidad del público de carreteras y puentes.

Los materiales de sustrato flexibles también podrían ser parte integral de tecnologías previstas, como sirvientas robotizadas y drones de reparto. A medida que el público se vuelva menos dependiente del automóvil y las empresas amplíen su alcance a través de Internet, los clientes podrán pedir comidas y ropa para llevar en restaurantes y tiendas ubicadas a muchas millas de distancia, todo gracias a los drones que probablemente operarán con la alta capacidad. , resistencia a la tensión y durabilidad de las PCB de sustrato flexible.

PCB de sustrato flexible de Millennium Circuits

A medida que más fabricantes aprenden sobre los beneficios de los sustratos flexibles y su uso como material para placas de circuito impreso, más y más fabricantes de productos están cambiando los materiales rígidos del pasado. Con PCB flexibles, incluso los dispositivos más pequeños y delgados pueden equiparse fácilmente con potencia y durabilidad en capacidades superiores a sus contrapartes más grandes. En Millennium Circuits, ofrecemos una gama de placas de circuitos flexibles. Contáctenos hoy para obtener más información sobre las capacidades de los PCB de sustrato flexible y cómo podrían beneficiar a sus dispositivos.