PCB rigide et flexible vs PCB flexible

PCB rigides ou flexibles : lequel est le meilleur ?

Un circuit imprimé (PO) rigide-flexible est un circuit imprimé composé de composants provenant de circuits imprimés et de circuits flexibles. Les PCB rigides-flexibles sont rigides à certains endroits et flexibles à d'autres. Ainsi, ils peuvent être pliés ou pliés en continu tout en conservant l'état des zones nécessitant un support supplémentaire. Les circuits sont généralement multicouches et composés de substrats flexibles assemblés à des feuilles rigides. Les couches flexibles sont entièrement recouvertes et pénètrent à l'intérieur des zones rigides du PCB.
L'un des principaux avantages d'un circuit imprimé flexo-rigide réside dans sa finesse. Le diélectrique standard des circuits flexibles est de 001 à 002 pouce, ce qui en fait un choix idéal pour les besoins de câblage ultra-légers. Les revêtements sans adhésif, le HDI et les couches de cuivre fines en font un choix idéal pour une innovation de ligne exceptionnelle, vous offrant la solution la plus compacte et la plus légère pour vos projets de circuits.

Types de circuits imprimés rigides-flexibles

Les circuits imprimés rigides-flexibles prennent en charge deux types d'applications essentiels : la flexion à introduire et la flexion dynamique.
Le flex est le type d'application de circuit imprimé flex-rigide le plus connu. Dans ce type de circuit, la carte ne se superpose qu'une seule fois lors du montage ou du démontage du dispositif. En réalité, la partie flexible de la carte reste stable tout au long de l'utilisation, malgré des déformations dues à des vibrations élevées.
Il est donc parfois essentiel qu'un circuit imprimé puisse être plié et plié plusieurs fois lors de son utilisation finale. Ce type d'application de circuit est appelé flexion unique. Il nécessite une attention particulière pour garantir que la partie flexible du circuit résiste à une usure répétée. Grâce à un balayage de torsion approprié, ces feuilles de circuit peuvent supporter sans problème de nombreux cycles de flexion.

Structure PCB rigide-flexible 

La caractéristique du PCB rigide et flexible 

• Toutes les lignes sont disposées, ce qui peut épargner le travail d'association de la ligne de surabondance ;
• Grâce à leur poids et à leur encombrement réduits, ces circuits flexibles rigides constituent une solution idéale pour les applications médicales, par exemple les stimulateurs cardiaques.
• Cela peut réduire de manière viable le volume de l'objet et le rendre plus utile à transporter.
• Cela peut alléger le poids de l’objet ferme ;
• Il peut améliorer la délicatesse et renforcer le rassemblement de l'espace tridimensionnel dans l'espace restreint.

Applications de circuits imprimés flexibles rigides 

Bien que plus onéreuses, les feuilles rigides-flexibles sont incroyablement adaptables et peuvent être adaptées à un large éventail d'applications. Elles conviennent parfaitement aux appareils militaires, aéronautiques et thérapeutiques, mais peuvent également être adaptées à certains produits industriels. Plusieurs conditions font des PCB rigides-flexibles une solution idéale. Dans ces cas, ces feuilles valent l'investissement et peuvent également constituer la décision la plus judicieuse financièrement. Parmi celles-ci :
• Situations de fortes vibrations et de chocs violents. Les circuits imprimés rigides-flexibles sont exceptionnellement résistants aux chocs et peuvent résister à des situations de fortes contraintes qui, d'une manière ou d'une autre, pourraient entraîner une défaillance de l'équipement.
Applications de haute précision où la qualité irréprochable prime sur les considérations financières. Dans les cas où une défaillance de liaison ou de connecteur serait dangereuse, les circuits imprimés flexibles rigides, plus robustes, sont idéaux.
Applications à forte épaisseur. Certaines congrégations ne disposent pas de la surface nécessaire pour accueillir tous les connecteurs et câbles essentiels. Un circuit flexible et rigide peut optimiser l'espace et résoudre ce problème.
• Applications nécessitant différentes feuilles rigides. Lorsque les installations sont occupées avec plus de quatre feuilles associées, il peut être idéal et plus pratique de les remplacer par un seul circuit imprimé flexible rigide.

Avantages

Plus largement, les PCB flexibles rigides ont les points focaux suivants :
• Supporter des niveaux importants d'étourdissement et de vibrations
• Supporte d'innombrables cycles de flexion
• Diminuer le poids du paquet
• Augmenter l'épaisseur du circuit
• Réduire les tâches de collecte importantes.
Les circuits imprimés flexo-rigides sont parfaits pour réduire, voire supprimer, les connecteurs, tout en offrant une main-d'œuvre, un rendement, une transmission et une qualité irréprochable, inhérents à leur application. Ainsi, tout opérateur bénéficiant de ces avantages peut bénéficier d'un circuit imprimé flexo-rigide.

Matériau couramment utilisé pour les circuits imprimés flex-rigides

Les performances des circuits imprimés flexibles et rigides dépendent du matériau de leur substrat, composé principalement d'un film diélectrique flexible et d'un film adhésif flexible. Principal matériau de substrat flexible, le film diélectrique flexible est généralement composé de polyester (Mylar), généralement utilisé pour les produits de faible qualité, de polyimide (Kapton), le plus courant, et de fluoropolymère (PTFE), généralement utilisé dans les produits militaires et aéronautiques.

Parmi ces trois types de matériaux flexibles, le polyimide présente la stabilité diélectrique la plus élevée, avec d'excellentes propriétés électriques et mécaniques et une résistance aux températures élevées. Cependant, il est coûteux et absorbe facilement l'humidité. Comparé au polyimide en termes de performances, le polyester, quant à lui, présente une très forte résistance aux températures élevées. Le polytétrafluoroéthylène est principalement utilisé dans les produits à haute fréquence à faible constante diélectrique.

Les principaux matériaux entrant dans la composition du film de colle flexible sont l'acrylique, l'époxy et le polyester. L'acrylique et le polyesterimide offrent une excellente adhérence, une grande flexibilité et une résistance à la chaleur et à l'abrasion généralement élevée. Cependant, leur coefficient de dilatation thermique est relativement élevé, de sorte que leur épaisseur interne ne doit pas dépasser 0.05 mm. La gomme époxy possède une excellente adhérence et est généralement utilisée pour la couche de finition et la couche intérieure. De plus, son faible coefficient de dilatation thermique est avantageux pour améliorer la résistance à l'abrasion des joints métallisés.

Superposition de circuit flexible

Le recouvrement de circuit flexible, ou coverlay, est un procédé de recouvrement utilisé pour protéger et sécuriser le matériel externe d'un circuit flexible. Le film de recouvrement d'un circuit flexible est comparable à un PCB rigideLe voile de soudure de , avec une différence majeure : le film de recouvrement est flexible ! Selon allflexinc.com, « Le film de recouvrement est généralement un film polyimide recouvert d'un adhésif thermodurcissable. Les épaisseurs de film varient de 0005 po à 005 po, les plus courantes étant de 001 po et 002 po. »

Quand utiliser le rigide et quand utiliser le flexible

Les circuits imprimés flexibles rigides coûtent généralement moins cher que les circuits flexibles. Je dis « normalement » car, compte tenu du coût total de possession, certaines applications peuvent être plus abordables que les circuits imprimés rigides. Pour bien comprendre le coût total de possession, il faut d'abord comprendre que les circuits flexibles peuvent supprimer le recours à des composants tels que des connecteurs, des câbles et autres. De nombreux appareils électroniques (PC et ordinateurs, consoles de jeux, disques SSD, téléviseurs et moniteurs à écran plat, jouets pour enfants et autres appareils électroniques) utilisent des circuits imprimés rigides plutôt que flexibles. De plus, les circuits flexibles peuvent être utilisés dans des appareils ultra-conservateurs ou potentiellement haut de gamme, comme les GPS, les tablettes, les assistants numériques personnels, les appareils photo et les objets connectés.
La modernité la plus remarquable n'est pas la principale motivation pour utiliser des circuits flexibles ; les applications low-tech peuvent utiliser l'innovation des circuits flexibles de temps à autre, car cela rend l'installation beaucoup plus simple.

Comprendre quand utiliser les deux

Il est important de comprendre quand utiliser un circuit imprimé rigide et quand opter pour un circuit imprimé flexible. Bien sûr, les circuits rigides sont moins chers que les circuits flexibles. En revanche, le coût de possession et l'application peuvent influencer le budget. Dans certains cas, l'utilisation de circuits flexibles peut réduire les coûts. Pour comprendre le coût total de possession, il est important de tenir compte de quelques éléments. Les circuits flexibles éliminent le besoin de certains composants tels que les connecteurs, les câbles et autres circuits imprimés. Si vous contactez les fabricants de circuits flexibles, ils vous répondront de manière similaire.
Il est bien sûr possible d'utiliser conjointement un circuit flexible et un circuit imprimé flexible rigide, comme un circuit imprimé intégré, si besoin est. Cette méthodologie offre peut-être le meilleur des deux mondes.

Les différences

Lors de la conception de circuits imprimés rigides, certaines règles de structure doivent être respectées, notamment la réduction des espaces, de l'espace et de la largeur des pistes, des séparations minimales avec les bords de la carte et l'épaisseur du cuivre, et plus généralement de la structure. De plus, de nombreuses étapes d'assemblage sont communes aux circuits imprimés rigides et flexibles. Ces étapes comprennent la pénétration et le placage des espaces et des vias, l'imagerie et le développement photographiques, l'étirage des pistes de cuivre, des coussins, des tracés et des plans, ainsi que le chauffage des charges de circuit pour éliminer l'humidité des circuits imprimés. Lors de l'assemblage, les circuits imprimés rigides sont acheminés vers le poste de voile de soudure, tandis que les circuits flexibles sont acheminés vers le poste de recouvrement.

Quels sont les moyens de réaliser un PCB rigide-flexible ?

• La fabrication de structures rigides-flexibles est plus complexe que la réalisation d'un plan rigide de base, car un espace 3D est nécessaire pour construire une structure rigide-flexible.
• Le matériau de base d'une partie rigide est constitué de FR4 et la partie flexible est composée de polyimide, après quoi une feuille de cuivre et un film de maintien de recouvrement sont appliqués.
• Dans l'étape initiale de l'assemblage du PCB rigide et flexible, des colles accessibles sont appliquées sur une couche de cuivre.
• Une fine couche de feuille de cuivre est ensuite appliquée sur les colles. Le cuivrage peut également être utilisé à la place du procédé de superposition.
• L'étape suivante consiste à percer un petit espace sur le substrat flexible. La pénétration laser est la méthode la plus appropriée pour réaliser des ouvertures précises et exactes.
• Le cuivre est stocké dans les interstices lors de la pénétration de la conception flexible. Ce procédé est appelé placage par ouverture, où le cuivre est plaqué synthétiquement.
• Lors de l'étape suivante, la gravure photosensible est appliquée sur la surface flexible. La technique de revêtement décoratif pour fenêtre est idéale pour ce procédé.
• Une fois le revêtement appliqué, le film de cuivre est correctement découpé. Le contre-tirage est ensuite retiré du circuit imprimé.
• À l'étape suivante, une couche de protection est appliquée sur les couches supérieure et inférieure du substrat flexible. Le polyimide est un matériau idéal pour cette protection.
• Le découpage est une étape ultérieure au cours de laquelle le substrat flexible est découpé selon les exigences du plan. Le poinçonnage hydraulique et le poinçonnage à godets sont les procédés les plus couramment utilisés pour la découpe du flexible. Ces techniques permettent de découper différents types de flexibles avec une grande précision.
• Dans la dernière avancée, une carte flexible, produite en utilisant le procédé de découpage, est superposée entre les couches rigides qui donnent lieu au dernier élément qui peut être testé électriquement pour le rendre accessible à des fins électroniques.

Coût du PCB Rigide Flex

La principale raison des coûts d'outillage plus élevés pour les circuits imprimés flexibles ou flexo-rigides réside dans la taille des programmes de construction physiques d'une structure donnée. L'autre explication est le volume ; toutefois, pour les volumes en cours, nous constatons généralement que la plupart des clients amortissent le surcoût en 2000 XNUMX pièces ou moins.

L'autre facteur déterminant le coût des outillages est le volume. Pour les modèles flexo-rigides et flexibles, ainsi que pour les petites séries, la plupart sont fabriqués par découpe laser ou par un procédé mécanique. Ce procédé permet de réaliser les éléments de montage en surface des revêtements, les schémas des pièces et, si nécessaire, la structure des raidisseurs.

Les tests électriques sur ces petits volumes sont généralement réalisés par un essai en vol. Pour la création en volume de circuits flexibles et flex-rigides, il faut passer à des passes de règles en acier ou à des ensembles de poinçonnage et de dépoussiérage mâles/femelles. Cette règle en acier devient obsolète et sa fabrication est souvent plus coûteuse que celle du système de découpe laser. Les appareils de test électrique sont également remplacés par un test câblé, qui peut nécessiter plus de main-d'œuvre. Ces deux facteurs peuvent entraîner un coût initial, mais ils représentent une réduction significative du coût unitaire de la pièce lorsque les volumes sont importants.

• Les couches sont le facteur le plus important. Si la flexion unilatérale est suffisante, n'essayez jamais plus de couches.
• Types de cartes flexibles : pièces uniques ou en panneau, lors de l'estimation des coûts des PCB flexibles, tenez compte du taux d'utilisation des matériaux, le matériau PC flexible est une unité de déplacement, l'un des côtés ne peut pas dépasser 250 mm, lors de la création, nous définirons la taille de la carte de travail, si des colis de déchets, cela déterminera le coût des PCB flexibles.
• Piste/espacement minimal, 2-3 mil.
• Taille minimale du trou, ne doit pas être excessivement petite, 0.25.
• Doigts d'or, deux choix pour le doigt d'or du PCB flexible, l'or dur ou l'or d'inondation, l'or dur est nettement plus coûteux.
• Épaisseur du cuivre : 1/3 oz est normal, restez flexible, ne proposez pas de cuivre écrasant.
• Raidisseur, le connecteur Flex PO a 3 choix pour choisir le raidisseur : raidisseur Fr4, raidisseur en aluminium, raidisseur Pi, dans le cas où vous branchez une récurrence, nous vous recommandons d'utiliser un raidisseur plus dur.
• Finition de surface : Normalement, elle est trempée d'or.
• Taille : plus le taux d'utilisation du matériau est élevé, plus le coût est bas.
• Quantité : Plus il y en a, moins c'est cher

En conclusion

Bien que les circuits imprimés rigides et flexibles répondent à un besoin très basique similaire (connecter différents composants électriques et mécaniques), ces deux innovations trouvent leur place dans la vie quotidienne. Si de nombreuses règles de conception similaires sont appliquées aux circuits imprimés rigides et flexibles, les circuits imprimés flexibles nécessitent des règles supplémentaires en raison de leurs étapes d'assemblage supplémentaires. De plus, même si les circuits imprimés rigides peuvent paraître, au premier abord, moins coûteux, il est important de prendre en compte le coût total de possession d'un circuit avant d'affirmer que les circuits flexibles sont trop coûteux.

Bien que cela soit considéré comme « essentiel », il est important de noter que tous les fabricants de circuits imprimés ne sont pas adaptés à l'assemblage de circuits imprimés flexibles. Avant de commencer un projet de circuit imprimé flexible, il est conseillé de rencontrer plusieurs fabricants de circuits imprimés et de discuter des options de fabrication de circuits imprimés flexibles et des coûts associés.