Fabricação e montagem de PCB Rigid-Flex: Um guia de processo completo
/em Conhecimento técnico de PCB/por administradorCom a rápida iteração dos produtos eletrônicos de consumo, eletrônica automotiva, e dispositivos médicos, electronic products are demanding higher adaptability and reliability from PCBs (Placas de Circuito Impresso). As a versatile solution that integrates the stability of rigid PCBs with the bending flexibility of flexible PCBs, rigid-flex PCBs are becoming a key carrier for solving complex structural design challenges. Starting from the core understanding of rigid-flex PCBs, this article outlines the essential points from material selection to manufacturing, conjunto, e controle de qualidade, providing a systematic reference for industry practitioners.
Core Understanding: The “Rigid” and “Flexible” Nature of Rigid-Flex PCBs
Rigid-flex PCBs are not a simple combination of rigid and flexible boards; instead, they organically integrate both through specialized processes, enabling rigid regions to carry core components while flexible regions adapt to complex spatial constraints. Their core value lies in addressing the dual pain points of traditional rigid PCBs—“fixed form”—and pure flexible PCBs—“insufficient support.” Rigid-flex PCBs reduce product size, improve assembly efficiency, e melhorar a estabilidade da conexão do circuito.
Comparado com PCBs de tipo único, PCBs rígidos e flexíveis oferecem três vantagens principais:
Adaptabilidade espacial — regiões flexíveis podem alcançar flexão de 360°, dobrável, ou roteamento tridimensional, adaptando-se perfeitamente a estruturas compactas, como dispositivos vestíveis e smartphones dobráveis.
Confiabilidade aprimorada — menos conectores reduzem o desgaste de inserção e os riscos de falha de contato.
Capacidade de integração — módulos de circuito descentralizados podem ser consolidados em uma estrutura, simplificando o design e a montagem do produto.
Pré-Fabricação: Seleção Precisa e Design Científico
A qualidade de fabricação de uma PCB rígida-flexível é amplamente determinada na seleção do material e na fase de projeto. O principal objetivo aqui é equilibrar as necessidades de “suporte rígido” e “flexão flexível,” avoiding potential issues in later manufacturing and application.
1. Core Material Selection: Balancing Performance and Process Compatibility
Material choice directly influences mechanical and electrical performance and must be tailored for rigid and flexible regions:
Rigid region substrate:
The common choice is FR-4 epoxy glass cloth laminate, offering excellent mechanical strength, resistência ao calor, and insulation, suitable for supporting heavy components such as chips and capacitors. For high-temperature environments (Por exemplo, eletrônica automotiva), FR-5 or polyimide (Pi) substrates can be used to improve thermal stability.Flexible region substrate:
Poliimida (Pi) is the primary choice due to its flexibility, chemical resistance, e isolamento elétrico. It can withstand tens of thousands of bending cycles. Substrate thickness should match bending demands—0.1 mm and 0.125 mm are commonly used. Substratos mais finos suportam flexão de alta frequência, enquanto os mais grossos melhoram a resistência ao rasgo.Outros materiais importantes:
A folha de cobre pode ser cobre eletrolítico ou cobre laminado; o cobre laminado oferece ductilidade superior para áreas de alta frequência de curvatura. Os adesivos devem usar epóxi ou acrílico resistente a altas temperaturas para garantir uma ligação forte entre regiões rígidas e flexíveis. Os filmes de cobertura devem usar material PI para proteger os circuitos flexíveis da exposição ambiental.
2. Princípios-chave de design: Evitando riscos de processos e aplicações
O design deve refletir tanto a “facilidade de fabricação” quanto a “confiabilidade da aplicação”,” com foco no seguinte:
Projeto de zoneamento estrutural:
Defina claramente limites de região rígidos e flexíveis. Evite colocar componentes pesados e vias em áreas flexíveis. Rigid zones must include adequate mechanical mounting holes. Transitions between rigid and flexible regions should be smooth to avoid stress concentration.Routing layout rules:
Flexible region traces should use curved transitions rather than sharp angles to prevent cracking during bending. Trace width and spacing must be adjusted based on current load and impedance requirements, with a recommended minimum of 0.1 mm.Via and component design:
Vias in rigid regions should be kept away from flex-rigid boundaries to maintain bonding strength. Component packages must match assembly processes; small SMD packages are preferred to minimize mechanical stress on the PCB.DFM (Design para Manufaturabilidade):
Early communication with the manufacturer is critical to ensure the design meets process capabilities, including minimum hole diameter, substrate thickness range, and lamination constraints. This helps avoid increased costs or reduced yield due to incompatibility.
Core Manufacturing: Precise Integration of Rigid and Flexible Structures
The manufacturing of rigid-flex PCBs combines the processes of both rigid and flexible PCBs. The main challenge lies in lamination bonding and accurate patterning of circuits. The overall process includes three major stages: fabrication of the flexible region, fabrication of the rigid region, and lamination integration.
1. Key Processes for the Flexible Region
Substrate cutting and cleaning:
PI substrate is cut to size and cleaned with plasma or chemicals to remove contaminants and improve copper adhesion.Circuit fabrication:
Using dry-film photolithography, dry film is laminated onto the substrate, exposed to transfer trace patterns, and developed. A gravação em cobre remove o excesso de cobre. As condições de gravação devem ser controladas com precisão para evitar corrosão lateral.Laminação de capa:
Uma cobertura PI é laminada sobre o circuito flexível usando prensagem a quente. O alinhamento deve ser preciso para evitar bloqueios ou exposição de traços.
2. Processos-chave para a região rígida
Pré-processamento de substrato:
Os painéis FR-4 são cortados e escovados mecanicamente para aumentar a adesão. A perfuração segue, com precisão do furo controlada dentro de ±0,05 mm.Metalização de furo:
A deposição de cobre não eletrolítico e a galvanoplastia formam camadas condutoras nos furos, garantindo conexões intercamadas. O revestimento de cobre deve ser uniforme, sem vazios ou furos.Fabricação de circuito e máscara de solda:
A padronização segue um processo de fotolitografia semelhante ao da região flexível. Após a formação do traço, tinta de máscara de solda é aplicada, expor, and developed to protect traces while exposing pads.
3. Lamination Integration: The Critical Bonding Step
Lamination is the core step for rigid-flex PCBs, requiring precise control of temperature, pressão, and time to ensure strong bonding without damaging flexible regions.
Preparação de empilhamento:
Materials such as rigid substrates, adhesive layers, flexible circuits, and additional adhesive layers are placed in order according to the stack-up design. Accurate alignment and fixture pins ensure positioning.Thermal pressing:
The stack is placed into a lamination press. A stepped temperature profile is applied—starting with low temperature and pressure to allow adhesive flow and air removal, followed by gradual increases to the final parameters (typically 180–200°C and 20–30 kg/cm²). After holding for the required duration, controlled cooling is performed.Pós-processamento:
Após a laminação, edges are trimmed and polished to remove excess materials and burrs. Surface finishing such as ENIG (Gold de imersão em níquel com eletrólito), Sangrar, or OSP is then applied to enhance solderability and corrosion resistance.
Assembly Process
The assembly process of rigid-flex PCBs must take into account both the component-loading requirements of the rigid regions and the spatial adaptability of the flexible regions. Os requisitos básicos são posicionamento preciso, stress reduction, and reliable connections. The process mainly includes SMT assembly, through-hole soldering, and protection of the flexible areas.
1. SMT Assembly: Efficient and Precise Surface Mounting
Stencil fabrication and alignment:
A dedicated stencil is fabricated according to pad dimensions to ensure exact matching between stencil apertures and pads. Positioning pins or a vision alignment system are used to secure the PCB on the pick-and-place machine worktable, preventing displacement during assembly.Impressão em pasta de solda:
Solder paste is uniformly printed onto the pads through the stencil. The solder paste thickness must be controlled between 0.1–0.2 mm to prevent bridging due to excess solder or cold joints due to insufficient solder.Component placement and reflow soldering:
The pick-and-place machine accurately places components onto the solder-printed pads according to coordinate data. The board then enters the reflow oven, where the solder melts and bonds with the pads through a temperature profile consisting of pre-heat, Mergulhe, and cooling stages.
The heating rate must be controlled to prevent PCB warpage caused by rapid temperature changes.
2. Through-Hole Soldering and Touch-Up
Para dispositivos de furo passante (THD), solda de onda é usado. Durante a soldagem, a região flexível deve ser elevada ou fixada para evitar contato com a onda de solda, que pode causar danos. Depois de soldar, o retoque manual é realizado para inspecionar e corrigir defeitos como juntas frias, solda falsa, ou ponte, garantindo que cada junta de solda atenda aos requisitos de confiabilidade.
3. Proteção e Formação da Região Flexível
Após a montagem, a região flexível requer medidas de proteção específicas. Dependendo dos cenários de aplicação, métodos de proteção apropriados incluem:
Proteção de revestimento:
Aplicação de revestimentos de silicone ou poliuretano na área flexível para formar uma película protetora, melhorando a resistência ao desgaste e a resistência química.Proteção de tubulação:
Regiões de alta frequência de curvatura podem ser reforçadas com tubos termorretráteis ou mangas de silicone para reduzir o atrito e a tensão durante a flexão.Forming and fixation:
Based on product design requirements, molds or fixtures are used to form the flexible region into specific shapes, ensuring proper geometry after final assembly.
Controle de qualidade
Since rigid-flex PCBs are widely used in high-reliability fields such as medical equipment and automotive safety systems, comprehensive quality control across all stages—design, fabricação, conjunto, and final inspection—is essential. Key inspection items include:
Electrical performance testing:
Flying-probe or bed-of-nails testing verifies continuity, isolamento, and impedance characteristics, ensuring no open circuits, shorts, or leakage issues.Mechanical performance testing:
Includes bending-cycle testing for flexible regions (typically requiring tens of thousands of bends without failure), peel strength testing (assessing adhesion between substrate, folha de cobre, and coverlay), and tear-resistance testing, garantindo que a durabilidade mecânica corresponda aos requisitos da aplicação.Testes de confiabilidade ambiental:
Conduzindo testes de ciclagem de temperatura (-40°C a 85 °C), teste de umidade, e testes de névoa salina para simular o desempenho sob diversas condições ambientais e eliminar riscos de falha precoce.Aparência e inspeção dimensional:
Inspeção óptica (Aoi) detecta defeitos de rastreamento, desalinhamento da almofada, e problemas de máscara de solda, como bolhas. Projetores ou máquinas de medição por coordenadas (CMMs) verificar a precisão dimensional para garantir a conformidade com as especificações do projeto.
Cenários de aplicações e tendências futuras
1. Campos principais de aplicação
As vantagens exclusivas dos PCBs rígidos e flexíveis permitem ampla adoção em diversas aplicações de ponta:
Eletrônica de consumo:
Circuitos de dobradiça em telefones dobráveis, circuitos de banda smartwatch, e conectores de teclado em laptops dependem de PCBs rígidos e flexíveis para adaptabilidade estrutural e transmissão de sinal.Eletrônica automotiva:
Used in radar signal boards, flexible display connections in dashboards, and battery management systems (BMS) in new-energy vehicles, benefiting from their high-temperature resistance and vibration durability.Dispositivos médicos:
Wearable health monitors (Por exemplo, Holter monitors) and internal circuits of minimally invasive instruments utilize rigid-flex PCBs for miniaturization and flexibility.Aeroespacial:
Satellites and drones require circuits that operate reliably in limited spaces and extreme environments—making rigid-flex PCBs an ideal choice.
2. Future Development Trends
With continuous technological advancement, rigid-flex PCBs are evolving toward higher density, better performance, and lower cost:
Higher density:
HDI (Interconexão de alta densidade) technology will further shrink trace width/spacing, increase layer count, and enable higher integration for miniaturized electronics.Material innovation:
Development of thinner, higher-temperature-resistant, low-dielectric-constant substrates will enhance electrical and mechanical performance, supporting high-frequency applications such as 5G and mmWave.Process intelligence:
AI-powered visual inspection, automated lamination, and robotic assembly will improve manufacturing efficiency and yield while reducing cost.Green and eco-friendly manufacturing:
Increased use of lead-free solder, environmentally friendly substrates, and optimized production processes will reduce emissions and comply with global environmental regulations.
Well-Known Rigid-Flex PCB Manufacturers
1. Nippon Mektron
País: Japão
Descrição: Nippon Mektron is the world’s largest flexible printed circuit (CPF) manufacturer and a leading provider of rigid-flex PCBs. Their products are widely used in smartphones, laptops, eletrônica automotiva, e dispositivos médicos. The company is part of the NOK Group, a global leader in electronic components.
2. NO&S
País: Áustria
Descrição: NO&S is a major global supplier of high-end PCBs. Its rigid-flex and HDI technologies are particularly strong in demanding applications such as medical electronics, ADAS automotivo, high-performance computing, and 5G communications. Multiple advanced manufacturing sites in Asia support leading brands such as Apple and Bosch.
3. Tecnologias TTM
País: Estados Unidos
Descrição: TTM is a globally recognized PCB and electronics manufacturing provider, strong in aerospace, defesa, industrial, and high-end commercial electronics. Its rigid-flex PCB solutions are known for reliability in harsh environments.
4. Leadsintec
País: China
Descrição: Leadsintec is a top-tier Fabricante de PCB offering a full range of products including HDI, Substratos IC, and rigid-flex PCBs. Its flexible and rigid-flex solutions are widely used in consumer electronics (smartphones and wearables), high-performance computing, e eletrônica automotiva, serving numerous global brands.
5. Flex Ltd.
País: Singapore / Estados Unidos (global operations)
Descrição: Flex is a world-renowned EMS (Serviços de fabricação de eletrônicos) provider with strong Manufatura de PCB capabilities, including flexible and rigid-flex PCBs. Its products are widely used in medical devices, industrial systems, eletrônica automotiva, and smart hardware.
Conclusão
Rigid-flex PCB manufacturing and assembly is a systematic engineering process that requires coordination across materials, projeto, processos, e controle de qualidade. For enterprises, choosing an experienced PCB manufacturer with mature processes and rigorous quality standards is key to ensuring product performance and stable delivery.
As electronic products continue to evolve toward miniaturization, flexibilidade, e inteligência, rigid-flex PCBs will play an even more essential role. Mastering the core principles of each process stage and maintaining strict quality control will allow this “rigid-yet-flexible” technology to empower future product innovation with stronger reliability and adaptability.









