Hay varios materiales que se usan para hacer placas de circuito. Cada uno tiene sus pros y contras, pero ninguno es perfecto para todas las aplicaciones. Las PCB rígidas de poliimida, por ejemplo, tienen un montón de usos, desde la industria aeroespacial hasta la automotriz. Son lo suficientemente fuertes como para aguantar impactos que romperían otros tipos de placas de circuito, pero también son lo suficientemente flexibles como para doblarse sin agrietarse ni romperse.
Veamos por qué se pueden elegir PCB rígidas de poliimida en lugar de alternativas como las placas de epoxi de vidrio, las PCB FR-4 y las placas de circuito híbridas de epoxi PEN.
¿Qué es una placa de circuito impreso rígida de poliimida?
Las placas de circuito impreso rígidas de poliimida están fabricadas con material de poliimida (PI). La PI es un polímero de alto rendimiento que es a la vez flexible y resistente. Puede soportar impactos y altas temperaturas sin perder sus propiedades eléctricas. De hecho, es la placa de circuito impreso rígida más duradera eléctricamente del mercado.
Ventajas de los PCB rígidos de poliimida
Es importante saber cuándo utilizar placas de circuito impreso de poliimida y cuándo no, ya que solo se utilizan en determinadas situaciones. Las PCB de poliimida pueden proporcionar una o varias de las siguientes ventajas:
1. Alta resistencia a los productos químicos
Es resistente a la mayoría de los ácidos, bases y disolventes. Si un producto químico penetra en la placa de circuito impreso, no causará ningún daño a la placa. También es muy resistente a los rayos UV, por lo que se puede utilizar en exteriores sin preocuparse por los daños causados por los rayos UV.
2. Alta resistencia y rigidez
La poliimida sin relleno tiene una resistencia a la tracción de más de 100 MPa, con una rigidez de película de más de 170 MPa (Kapton). La resistencia al impacto de la poliimida termoplástica (TPI) oscila entre 261 julios por metro cuadrado y 400 MPa (Upilex S). Como material de ingeniería, el módulo de elasticidad es típicamente de 3-4 GPa, con una rigidez de fibra de 200 GPa. La forma bifenil de la poliimida (Upilex S) tiene un módulo de elasticidad de 400 MPa. Según el análisis teórico, las fibras sintetizadas a partir de dianhídrido piromelítico y p-fenilendiamina tienen una resistencia de 500 GPa, solo superada por la fibra de carbono.
3. Excelente estabilidad térmica
Una de las ventajas de las placas de circuito impreso rígidas de poliimida es que tienen un punto de fusión alto, lo que las hace resistentes a las altas temperaturas. Se utilizan a menudo en áreas donde otras placas de circuito impreso no pueden soportar el calor. También son ignífugas, lo que las convierte en una opción segura para entornos sensibles como fábricas y laboratorios.
4. Resistente a la electricidad estática
La electricidad estática es un problema importante para los ingenieros y técnicos que trabajan con equipos sensibles. Los sensores y otros equipos pueden resultar dañados por la electricidad estática. La electricidad estática también puede dañar los componentes electrónicos sensibles de las placas PCB. Las placas de poliimida son una buena opción para todos los entornos gracias a sus propiedades de resistencia a la electricidad estática.
5. Baja pérdida dieléctrica
La poliimida tiene excelentes propiedades dieléctricas, con una constante dieléctrica de aproximadamente 3,4 y una constante dieléctrica de aproximadamente 2,5 después de la dispersión de flúor o aire a escala nanométrica. Tiene una pérdida dieléctrica de 10-3, una rigidez dieléctrica de 100-300 kV/m y una resistencia volumétrica de 1017 Ω·cm. Estas características mantienen un alto rendimiento en un amplio rango de temperaturas y frecuencias.
6. Seguro y no tóxico
La placa de circuito impreso rígida de poliimida es segura de usar y no emite humos ni toxinas nocivas. De hecho, la placa de circuito impreso de poliimida se utiliza a menudo en dispositivos hospitalarios, ya que es una sustancia no tóxica y no irritante.
Tipos de PCB de poliimida
Hay tres tipos de PCB rígidos de poliimida, cada uno con su propio conjunto de propiedades diseñadas para satisfacer las necesidades de aplicaciones específicas. Al igual que con otros materiales para placas de circuito, el tipo de PCB de poliimida que utilice dependerá de la aplicación.
PCB de poliimida pura
Las PCB de poliimida pura se encuentran entre las más simples y no contienen retardantes de llama bromados. A diferencia de la mayoría de los materiales, las poliimidas puras se describen positivamente por carecer de retardantes de llama. Debido a su gran resistencia, la poliimida pura es extremadamente flexible y puede utilizarse en una gran variedad de equipos eléctricos y de comunicación.
PCB de poliimida de tercera generación
Las poliimidas puras han sido sustituidas por las poliimidas de tercera generación. Los aditivos adicionales mejoran su resistencia al fuego. Esto se debe a su resistencia a la inflamabilidad, que reduce la probabilidad de que se produzcan incendios eléctricos accidentales. Por otro lado, la estabilidad térmica es un problema potencial de la poliimida de tercera generación, que es más fácil de producir que las poliamidas puras. El resultado es una mayor tasa de fabricación.
PCB de poliimida rellenas
Una poliimida de este tipo es comparable a las PCB multicapa, ya que comprende varios materiales de relleno. El relleno adicional reduce la contracción de la resina. Dado que muchas placas de circuito impreso se agrietan o se debilitan como resultado de la contracción de la resina, la resistencia a la contracción es crucial. La poliimida rellena con rellenos también se beneficia de una fiabilidad a largo plazo.
PCB de poliimida de bajo flujo
Las poliimidas de bajo flujo no son tan flexibles como las PCB estándar. A menudo se denominan PCB de poliimida rígida debido a esta restricción. Cuando las condiciones difíciles provocan el colapso de las PCB flexibles normales, las poliimidas de bajo flujo están disponibles para realizar el trabajo.
Cuándo utilizar PCB rígidos de poliimida
Las placas de circuito impreso de poliimida se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, entre las que se incluyen la automatización industrial, el transporte, los equipos sanitarios, la instrumentación y la electrónica.
● Transformadores y condensadores eléctricos
● Dispositivos semiconductores y placas de circuitos
● Motores y generadores
● Balastos electrónicos para iluminación
fluorescente ● Aeroespacial y militar
PCB de poliimida frente a PCB de FR4
Aunque tanto las placas de circuito impreso rígidas de poliimida como las FR-4 están fabricadas con cobre en su interior, sus capas externas difieren considerablemente. Las PCB FR-4 tienen un laminado de poliéster/papel en el exterior, mientras que las PCB de poliimida tienen un recubrimiento de poliimida. Las placas rígidas de poliimida son considerablemente más duraderas que las placas FR-4. Son capaces de soportar impactos, productos químicos y altas temperaturas que las FR-4 no pueden soportar. Sin embargo, las placas FR-4 son más flexibles que las placas rígidas de poliimida, lo que las convierte en una mejor opción para aplicaciones que requieren flexiones frecuentes.
| Characteristic | FR4 PCB | Polyimide PCB |
| Tensile Strength | 70MPa | 170～400MPa |
| Operating Range | -50～110°C | -200～300°C |
| thermal cycling | good | better |
| elastic modulus | >2.4Gpa | 3-4GPa |
| specific gravity | 1.70-1.90g/cm³ | 1.60g/cm³ |
| relative permittivity | 5.5 | 2.5~3.4 |
Ingeniería inversa de PCB de poliimida
Puede realizar ingeniería inversa en una PCB rígida de poliimida para crear un diseño compatible con la placa de circuito original. Esta es una excelente opción si necesita producir una gran cantidad de placas sin invertir en nuevos procesos de diseño o fabricación.
Para realizar ingeniería inversa en una PCB de poliimida, primero deberá adquirir la placa. Si no tiene acceso a una muestra, a menudo puede encontrar placas a la venta en Internet. A continuación, retire los componentes y limpie la placa de circuito. Por último, utilice un software de imagen para crear una imagen digital de la placa. A continuación, puede utilizar esa imagen para crear un nuevo diseño.
Como solución alternativa, también puede elegir nuestro servicio de ingeniería inversa para PCB. Contamos con más de 10 años de experiencia y más de 1000 casos de éxito en este campo, por lo que puede obtener lo que necesita.
Conclusión
Las placas rígidas de poliimida son el tipo de placa de circuito más resistente que existe. Pueden soportar impactos que romperían otras placas y pueden soportar altas temperaturas que derretirían las placas FR-4. Sin embargo, también son más caras y menos flexibles que otros tipos de PCB rígidas. Si necesita una placa extremadamente duradera, la poliimida rígida es la opción adecuada. Pero si la flexibilidad es importante, le conviene elegir placas FR-4.
