Los circuitos impresos flexibles tienen muchas ventajas. Sin embargo, su montaje y ensamblaje son bastante complejos. Basándose en la tecnología 3D-MID, Harting ha desarrollado una nueva solución que puede sustituir a las placas de circuito impreso flexibles. El uso de un soporte de componentes permite ahorrar hasta dos tercios de los costes.
Las placas de circuito impreso flexibles fabricadas con finas películas de poliimida se han impuesto en muchas áreas de producto por sus posibilidades de aplicación flexible. Sin embargo, su montaje y ensamblaje requiere un mayor esfuerzo de manipulación. Aquí es donde entra en juego un nuevo portador de componentes.
Soporte normalizado para componentes electrónicos
El portador de componentes desarrollado por Harting puede equiparse directamente con componentes electrónicos y sustituir así a las placas de circuito impreso flexibles. El soporte sirve de elemento de conexión entre la placa de circuito impreso (PCB) y componentes como LED, circuitos integrados, fotodiodos o sensores.
Los soportes de componentes ensamblados se suministran en cintas blíster en bobinas (tape & reel) y pueden procesarse como un diseño estándar, al igual que otros SMD, mediante ensamblaje automático. Actualmente hay disponibles dos tamaños diferentes, en los que se pueden montar componentes electrónicos con el tamaño estándar SOIC-8 y menores. Además, el proveedor también realiza tamaños específicos para el cliente.
He aquí tres ejemplos de aplicaciones en las que el soporte de componentes puede sustituir a las placas de circuito impreso flexibles:
- Componentes en un ángulo de 90° con respecto a la placa de circuito impreso: El portacomponentes es adecuado cuando los componentes eléctricos, como los sensores, deben colocarse en ángulo recto con respecto a la placa de circuito impreso. El proceso de colocación automática permite una gran precisión en el posicionamiento de sensores de temperatura y Hall, lo que se traduce en resultados de medición precisos y repetibles. Otro ejemplo de aplicación son los componentes ópticos como LED o fotodiodos para la realización de barreras de luz precisas.
- Distancia a la placa de circuito: El soporte de componentes también permite establecer una distancia entre la placa de circuito y un componente electrónico. De este modo, se puede utilizar un sensor de temperatura para medir la temperatura en la carcasa sin que el resultado de la medición se vea influido por el calor residual de otros componentes de la placa de circuito impreso. De este modo, un LED puede colocarse a cierta distancia de la placa de circuito impreso, evitando así el posible sombreado de los componentes circundantes.
- Función de antena: El soporte del componente puede fabricarse utilizando diferentes polímeros base. Pueden tenerse en cuenta propiedades eléctricas como la constante dieléctrica y el factor de disipación de los materiales adecuados para antenas. La disposición de la antena específica de la aplicación puede utilizarse para diversas aplicaciones en la gama de frecuencias de MHz y GHz, como Bluetooth, WiFi, ZigBee o 5G.
Tecnología 3D-MID como alternativa a las placas de circuito impreso flexibles
La tecnología 3D-MID (Mechatronic Integrated Device) permite montar componentes electrónicos directamente en un cuerpo base tridimensional sin placas de circuito impreso ni cables de conexión. El cuerpo base se fabrica mediante moldeo por inyección, en el que el material termoplástico recibe un aditivo inorgánico no conductor. Los aditivos del plástico se "activan" mediante estructuración directa por láser (LDS) para que este material pueda alojar conductores eléctricos. El rayo láserei describe las superficies destinadas a las pistas conductoras y se crea una estructura microrrugosa. Las partículas metálicas liberadas forman los núcleos para la posterior metalización química.
De este modo, se aplican conductores eléctricos al cuerpo base tridimensional. El plástico utilizado tiene una gran resistencia al calor, por lo que puede soldarse en el horno de reflujo.
Harting lleva más de 10 años realizando internamente toda la cadena de procesos 3D-MID, desde la idea del proyecto hasta el producto ensamblado en serie. Esta tecnología se utiliza para aplicaciones que van desde la tecnología médica y la electrónica industrial y de consumo hasta los componentes de seguridad de la industria automovilística.
El soporte de componentes desarrollado mediante este proceso puede utilizarse de forma flexible para diferentes aplicaciones. Por ejemplo, puede equiparse con varios sensores, que pueden alinearse en tres direcciones para medir en tres ejes (X, Y, Z). Los componentes pueden aplicarse simultáneamente a dos superficies paralelas en la parte delantera y trasera, así como en la superficie frontal. Harting ha solicitado una patente para el portacomponentes.
El portacomponentes ahorra dos tercios de los costes
Los componentes electrónicos, como LED, circuitos integrados, fotodiodos y sensores, se montan automáticamente en el portacomponentes. Los costes totales del portacomponentes son dos tercios inferiores a los de las soluciones de placas de circuito impreso flexibles. La ventaja en costes se debe a la eliminación de la manipulación, a menudo compleja, de las placas de circuito impreso flexibles, como el ensamblaje, el pegado y el montaje. El proceso es ventajoso incluso para pequeñas cantidades, ya que el portador de componentes puede utilizarse sin cambios para diferentes aplicaciones y no hay costes para una nueva herramienta de moldeo por inyección. En comparación con las placas de circuito impreso flexibles, también se consigue un posicionamiento más preciso de los componentes y una mayor exactitud de repetición.
Otra de las ventajas del soporte de componentes es el corto plazo de entrega del proyecto hasta la entrega de los componentes acabados. Como el soporte de plástico no se modifica, basta con especificar la posición de los componentes electrónicos. Los expertos de 3D-MID las utilizan para crear una propuesta de disposición optimizada para la producción. Basta con ajustar el programa láser para adaptar las trayectorias de los conductores eléctricos a la aplicación correspondiente. La entrega de las primeras muestras de producción es posible en un plazo de dos a tres semanas tras la aprobación del cliente y la entrega de los componentes, incluso más rápido si es necesario.
Acerca de Harting 3D-MID
Harting 3D-MID, una división del Harting Technology Group, con sede en Espelkamp (Alemania), ofrece toda la cadena de valor de las tecnologías 3D-MID bajo un mismo techo, incluido el desarrollo/prototipado de productos específicos para el cliente, el moldeo por inyección, la estructuración directa por láser, la metalización, la tecnología de ensamblaje y conexión y las pruebas finales. Su actividad principal es la producción de componentes mecatrónicos para automoción, industria, tecnología médica y tecnología de sensores. Harting es el mayor proveedor de componentes 3D-MID fuera de Asia.
