Os Circuitos Impressos Flexíveis, conhecidos como flex PCBs, representam um avanço revolucionário na eletrónica moderna, oferecendo designs compactos, leves, dinâmicos e precisos. Os flex PCBs foram concebidos para dobrar, torcer e fletir — capacidades que os circuitos rígidos não possuem. Estas características levaram à sua ampla adoção em setores como tecnologia vestível, eletrónica de consumo, aeroespacial e tecnologias médicas.

Com o aumento constante da procura por designs miniaturizados e ergonómicos, compreender o processo de fabrico de um flex PCB, desde a fase de prototipagem até à produção em massa, tornou-se essencial. Neste artigo, será abordado o percurso de um flex PCB desde o protótipo até à produção em larga escala.

Aplicações dos Flex PCBs:

A ascensão dos flex PCBs deve-se à sua versatilidade. São amplamente utilizados em:

● Dispositivos Médicos: Pacemakers, implantes cocleares e dispositivos de diagnóstico vestíveis.

● Eletrónica de Consumo: Smartphones, ecrãs dobráveis, pulseiras de fitness, entre outros.

● Sistemas Automóveis: Controladores de airbag, interfaces de painéis de instrumentos e sensores.

● Aeroespacial e Defesa: Satélites, aviônicos e sistemas de comunicação de alta fiabilidade.

Etapas de Fabrico dos Flex PCBs:

A fabricação de flex PCBs é bastante semelhante ao processo tradicional de produção de PCBs rígidos, mas requer materiais especializados e procedimentos específicos para garantir flexibilidade, durabilidade e controlo de qualidade. Eis as etapas principais:

1. Seleção de Materiais:

O substrato base mais adequado é a poliamida (Polyimide), devido à sua excelente estabilidade térmica e notável flexibilidade. Este material vem revestido com cobre em um ou ambos os lados, consoante as necessidades do projeto.

2. Limpeza e Preparação:

A poliamida revestida a cobre é cuidadosamente limpa para remover oxidação e contaminantes antes de avançar para a etapa seguinte.

3. Imagem Fotográfica e Definição do Padrão:

A superfície de cobre é laminada com um fotorresiste. Uma fonte de luz UV projeta o padrão do circuito através de uma fotomáscara, endurecendo as áreas expostas.

4. Gravação (Etching):

O cobre indesejado é gravado (removido quimicamente) e o fotorresiste não exposto é eliminado, restando apenas os traços do circuito pretendido.

5. Furação e Metalização:

Em designs multicamada, é realizada uma furação precisa. As vias são então metalizadas com cobre para criar ligações elétricas entre as camadas.

6. Aplicação de Coverlay:

Aplica-se uma camada protetora (coverlay) de poliamida com adesivo sobre o circuito. Esta é laminada e curada para aderir firmemente ao substrato, protegendo os traços do circuito.

7. Acabamento de Superfície:

É aplicado um acabamento de superfície como Prata por Imersão (Immersion Silver), OSP ou ENIG para preparar as pads para soldadura e proteger o cobre exposto contra oxidação.

8. Corte por Laser ou Estampagem:

O contorno da placa é recortado com laser para garantir alta precisão.

9. Teste Elétrico:

Equipamentos de teste automáticos garantem que todos os traços e vias estão corretamente posicionados e que não há falhas elétricas.

10. Inspeção e Controlo de Qualidade:

A placa é submetida a testes de flexibilidade e inspeção visual de acordo com as normas da indústria, garantindo fiabilidade e desempenho.

Processo de Fabrico Detalhado

A primeira etapa consiste em cortar o material necessário a partir de um rolo, formando painéis de tamanho suficientemente grande para processamento. Trata-se de um material com dupla face de cobre e poliamida no meio.

1. Perfuração:

De seguida, são realizadas perfurações nos painéis previamente cortados. Máquinas de perfuração controladas por computador trabalham em conjunto para executar tarefas idênticas sobre os mesmos painéis. Os berbequins na parte frontal da máquina conseguem trocar automaticamente as suas brocas conforme necessário. Os painéis são posicionados sob uma placa de fibra de vidro que os mantém fixos e planos, garantindo precisão no processo. Devido ao pequeno diâmetro das brocas, estas operam a velocidades extremamente altas (RPM elevado) para funcionar corretamente.

2. Galvanização dos Furos (Metalização):

Os furos são então eletrodepositados com cobre para assegurar a ligação elétrica entre as duas camadas do circuito. Este processo é muitas vezes feito manualmente, pois permite maior controlo e resultados mais fiáveis.

3. Aplicação de Fotorresiste:

Aplica-se uma camada de fotorresiste sobre os painéis. Este endurece ao ser exposto à luz UV, protegendo as áreas onde o cobre deve permanecer. O painel é então aquecido e prensado. Uma máquina digital projeta o desenho do circuito sobre o fotorresiste. Nesta fase, o painel torna-se uma “sanduíche” com cobre ao centro, fotorresiste em volta e uma camada plástica transparente protetora — é uma das etapas mais cruciais, pois define onde o cobre irá permanecer.

4. Gravação com Ácido (Acid Etching):

O fotorresiste não exposto é removido, e o cobre indesejado é gravado (dissolvido) com ácido. O resultado final é um circuito com fotorresiste escuro sobre as trilhas desejadas e cobre exposto nas restantes áreas.

5. Remoção do Fotorresiste (Stripping):

A camada de fotorresiste é então retirada, deixando apenas as trilhas de cobre nu. A seguir, realiza-se uma leve gravação (soft etching) para remover qualquer camada de óxido da superfície do cobre.

6. Lavagem e Secagem:

O painel é cuidadosamente lavado e seco para preparar a próxima fase.

7. Aplicação de Coverlay:

Aplica-se a coverlay (uma película de poliamida com adesivo), que serve como proteção equivalente à máscara de solda nos PCBs rígidos. Esta camada é laminada sobre a placa através de prensagem térmica.

8. Revestimento com Ouro (Gold Plating):

Aplica-se um banho de ouro às zonas de contacto da placa, com o objetivo de evitar oxidação e corrosão, especialmente nas áreas de soldadura.

9. Serigrafia (Silk Screen):

É aplicada a serigrafia, que imprime os textos e símbolos identificativos na superfície da placa.

10. Corte Final por Laser UV:

A placa é cortada do painel utilizando laser UV, garantindo extrema precisão no contorno da placa final.

11. Inspeção Final e Controlo de Qualidade:

O processo de fabrico termina com testes de qualidade, que incluem verificação visual e testes elétricos. Se tudo estiver conforme os padrões exigidos, a produção está concluída com sucesso.

Dentro de uma Fábrica de PCBs Flexíveis

Transição para a Produção em Massa:

Após a conclusão dos protótipos e a sua aprovação em todos os testes de desempenho e durabilidade, o produto segue para a fase de produção em massa.

Etapas da Produção em Massa:

1. Definição Final do Design (Design Freeze):

Todos os detalhes do projeto são fixados após testes rigorosos e a aprovação de todas as partes interessadas. Não há mais alterações nesta fase.

2. Configuração de Ferramentas (Tooling Setup):

São criados estênceis e moldes precisos para permitir a fabricação e montagem de alta velocidade com consistência.

3. Otimização de Processos:

Ajustam-se os parâmetros de laminação, furação e metalização para maximizar a eficiência na produção em grande volume.

4. Escalonamento do Controlo de Qualidade:

São implementados testes em linha e sistemas automatizados de inspeção visual para garantir a conformidade em cada unidade produzida.

5. Planeamento de Fornecimento:

Coordena-se o fornecimento contínuo de materiais essenciais como poliamida, adesivos e acabamentos metálicos, assegurando que não haja interrupções na linha de produção.

Conclusão:

Os flex PCBs são uma parte indispensável da eletrónica moderna, impulsionando a inovação em diversos setores. A sua capacidade de combinar flexibilidade, durabilidade e design compacto abre novas possibilidades para engenheiros de produto e projetistas de sistemas.

Desde as fases iniciais de design e prototipagem até às exigências da produção em grande escala, cada etapa do processo de fabrico de flex PCBs exige precisão, especialização e uma coordenação cuidadosa. Ao compreender as complexidades deste processo, as organizações podem explorar todo o potencial desta tecnologia avançada e lançar produtos de próxima geração de forma mais rápida, mais compacta e mais inteligente do que nunca.