Substrat souple

La technologie d'aujourd'hui se compose de pièces internes complexes qui transmettent de nombreux signaux entre les commandes de l'utilisateur et la mémoire système. À mesure que les appareils deviennent plus petits et plus avancés, les fabricants ont besoin de matériaux capables de supporter les contraintes et les exigences de diverses conditions et utilisations.

Au cours des décennies passées, la technologie était limitée par des pièces internes rigides qui pouvaient se déformer sous des niveaux de stress intenses. Dans les environnements où il y avait trop de chaleur ou de vibrations, tout appareil contenant une carte de circuit imprimé (PCB) pouvait facilement cesser de fonctionner. Récemment, cependant, la technologie s'est considérablement améliorée grâce à l'introduction de substrats flexibles.

Table des matières

Qu'est-ce qu'un substrat flexible ?
Utilisations flexibles du substrat
Comment les substrats flexibles sont-ils utilisés dans les PCB ?
Avantages des substrats flexibles
L'avenir des substrats flexibles
PCB à substrat flexible de Millennium Circuits

Qu'est-ce qu'un substrat flexible ?

Un substrat flexible est un matériau fin et résistant à la chaleur qui est généralement composé de polymères tels que le polyimide et le polyéthylène téréphtalate (PET). Dans de nombreux appareils informatiques et électroniques d'aujourd'hui, les minuscules PCB qui transmettent les signaux entre les invites de commande et les écrans sont souvent constitués de substrats flexibles.

Les fabricants se sont de plus en plus tournés vers des substrats flexibles pour les PCB car le matériau a une qualité flexible qui facilite l'insertion de ces cartes dans des endroits étroits et minces. De plus, le substrat PET peut supporter les contraintes et les températures d'une vaste gamme d'environnements de travail tout en fournissant des fréquences optimales avec un minimum de composants.

Utilisations flexibles des substrats

Les matériaux de substrat flexibles sont utilisés dans les secteurs industriels et médicaux pour un large éventail d'applications et de technologies. La flexibilité et la durabilité du matériau le rendent adapté aux petits appareils et aux environnements de travail intenses où des facteurs tels que les vibrations et les niveaux élevés de chaleur entrent souvent en jeu. Certaines des principales utilisations sont les suivantes :

1. Caractéristiques automobiles

L'industrie automobile adopte des substrats flexibles en raison de la dépendance accrue à la technologie informatique dans les automobiles d'aujourd'hui. Avec l'avènement des voitures intelligentes, les constructeurs automobiles ont besoin de moyens pour intégrer divers composants intelligents dans le cadre automobile sans ajouter de poids supplémentaire à la conception des véhicules.

Avec des substrats flexibles, les constructeurs automobiles peuvent équiper les nouveaux véhicules d'une connectivité Wi-Fi, de commandes vocales et de capacités de détection. Grâce au faible coût des composants flexibles, les constructeurs automobiles peuvent également ajouter ces fonctionnalités à des prix raisonnables. De plus, les substrats flexibles peuvent supporter les divers tremblements et vibrations qui accompagnent les bosses et le terrain souvent graveleux des routes ouvertes du pays.

2. Électronique

Avec la demande actuelle d'appareils qui fonctionnent en déplacement, les fabricants fabriquent des appareils informatiques et électroniques plus compacts que jamais. Ces développements ont tous été rendus possibles par des panneaux de substrat flexibles, qui peuvent être insérés dans de minuscules gadgets qui tiennent dans la paume d'une main. Les circuits imprimés à substrat flexible sont utilisés dans les appareils fins et légers tels que les smartphones, les appareils photo numériques, les enregistreurs vidéo miniatures et les tablettes.

3. Micro-ondes

Dans les appareils qui génèrent des températures élevées, les composants à l'intérieur doivent avoir la flexibilité et la durabilité nécessaires pour résister à des niveaux de chaleur intenses. Pour ces raisons, les substrats flexibles sont devenus cruciaux pour le fonctionnement des fours à micro-ondes. Chaque fois que vous chauffez une tasse de café en moins de 60 secondes, vous comptez sur un ensemble de processus facilités par des PCB à substrat flexible, qui transmettent les signaux du pad d'entrée pour activer les micro-ondes qui chauffent les aliments et les boissons.

4. Applications industrielles

Dans les usines et les usines de traitement, les machines qui bordent les bandes transporteuses subissent de grandes quantités de stress au cours d'une journée de travail. Au cours des dernières décennies, ces appareils reposaient en grande partie sur l'électricité conventionnelle et l'air comprimé, car les PCB étaient trop sensibles et encombrants pour les contraintes de l'environnement industriel. Grâce à la durabilité et à la résistance à la chaleur des substrats flexibles, les machines industrielles peuvent désormais être intégrées à la technologie informatique et effectuer une plus large gamme de processus lourds.

5. Éclairage LED

L'éclairage LED a gagné en popularité en tant qu'alternative efficace et économe en énergie aux tubes fluorescents et aux ampoules à incandescence. Comme pour tous les types d'éclairage concurrents, l'une des principales préoccupations concernant les LED est la génération de chaleur, qui peut gaspiller de l'énergie et avoir un impact sur le réglage de la température dans un environnement de travail. Grâce aux qualités de dissipation de la chaleur des circuits imprimés à substrat flexible, la chaleur est devenue un non-facteur dans les systèmes d'éclairage à LED.

6. Dispositifs Médicaux et Implants

En raison de la petite taille et de la nature flexible des PCB fabriqués avec ce substrat ultra-mince, le matériau est devenu un élément essentiel des nouveaux dispositifs utilisés dans l'industrie médicale. Les substrats flexibles sont aujourd'hui utilisés dans tout, des outils chirurgicaux aux implants électroniques.

7. Électronique de puissance

Associés à de fines couches de cuivre, les substrats flexibles peuvent être utilisés dans l'industrie de l'électronique de puissance. Pour les appareils de grande taille qui utilisent des volumes d'énergie élevés pour fonctionner à des niveaux maximaux, les substrats flexibles sont essentiels en raison de leur durabilité résistante aux contraintes.

Comment les substrats flexibles sont-ils utilisés dans les PCB ?

Les substrats flexibles sont utilisés pour fabriquer des cartes multicouches, complètes avec des micropuces, des interfaces et des circuits intégrés. De l'extérieur, ces cartes ont la même apparence que les PCB élégants, simples et sans encombrement d'aujourd'hui. La principale différence est que ces planches ont une qualité flexible avec une tolérance de flexion importante.

L'une des autres grandes différences des PCB fabriqués avec des substrats flexibles est le nombre minimal de composants requis. Ces appareils peuvent fonctionner à haute densité avec juste une petite quantité d'espace de surface. Cela a rendu les circuits imprimés à substrat flexible idéaux pour les petits appareils qui nécessitent des capacités hautes performances pour une multitude de fonctions.

Les substrats flexibles sont utilisés dans les PCB car leur flexibilité les rend résistants aux impacts des tremblements, des vibrations et des niveaux de chaleur intenses. Pendant tout ce temps, les PCB à substrat flexible peuvent résister à ces contraintes avec une capacité de performance maximale. Dans certaines des situations les plus difficiles dans les usines et les installations électriques, les substrats flexibles permettent de fournir une intégrité optimale du signal.

Les PCB constitués d'un substrat flexible fonctionnent avec un minimum d'erreurs, grâce à l'absence de composants de câblage ou de connecteurs mécaniques. Les méthodes d'assemblage sont également relativement similaires sur les PCB flexibles, ce qui rend ces cartes fonctionnelles et compatibles dans une gamme d'appareils applicables. Dans l'ensemble, les substrats flexibles rendent les PCB plus fiables, robustes et performants. En tant que tels, les PCB fabriqués à partir de ce matériau sont de plus en plus privilégiés par les fabricants d'aujourd'hui par rapport à leurs homologues rigides.

Avantages des substrats flexibles

Les matériaux de substrat flexibles offrent de nombreux avantages aux fabricants de PCB et aux entreprises et organisations qui utilisent ces cartes dans de vastes arsenaux d'équipements informatiques complexes. Les substrats flexibles rendent les panneaux moins encombrants et plus faciles à manipuler, installer, désinstaller et réparer. De plus, ces composants sont plus économiques et moins encombrants à fabriquer en premier lieu. Les avantages des substrats flexibles peuvent être résumés comme suit :

1. Réduction du poids et de l'espace

La taille et le poids réduits d'un substrat flexible facilitent l'insertion dans une vaste gamme d'appareils électroniques. Des substrats flexibles peuvent être installés dans certains des équipements informatiques les plus petits du marché actuel. Grâce à la nature légère d'un substrat flexible, il est idéal pour les cartes mères des ordinateurs portables et des appareils tout-en-un. Dans l'ensemble, les PCB constitués d'un substrat flexible réduisent le volume de l'espace de 50 % et le poids jusqu'à 90 %.

Les substrats flexibles sont également idéaux pour les appareils utilisés dans les industries aérospatiale et médicale. Dans les équipements hospitaliers, la légèreté d'un substrat souple facilite la construction de dispositifs plus compacts mais élaborés pouvant être transférés d'une pièce à l'autre. La nature légère et compacte d'un substrat flexible en fait également le meilleur choix pour les appareils utilisés dans l'air.

2. Installation et entretien simplifiés

Les substrats flexibles sont faciles à installer car ils peuvent être fléchis et pliés en place sur une carte de circuit imprimé. Pour certaines des cartes et des appareils les plus petits, la flexibilité des substrats réduit de grandes quantités de difficultés et de travail tout au long du processus d'assemblage. Ainsi, les coûts de fabrication sont généralement inférieurs lorsque vous optez pour des substrats flexibles.

Lorsque des travaux de maintenance ou d'entretien sont nécessaires, la tâche devient beaucoup plus facile si l'appareil en question se compose de pièces recouvertes de substrats flexibles. Tout comme le matériau est facile à mettre en place, il peut également être plié si nécessaire pour des réparations et des modifications.

3. Augmenter la fiabilité

Les substrats flexibles sont plus fiables que les options précédentes sur le marché car ils nécessitent peu ou pas de connexions d'interface. Avec un substrat flexible, vous n'avez pas à vous soucier autant des connecteurs, des joints de soudure, des sertissages de contact et d'autres composants d'interface. Grâce à la réduction massive des connecteurs, il y a moins de possibilités de panne avec des substrats flexibles.

Les substrats flexibles ont également la force de résister aux impacts des vibrations, de la chaleur et des chocs. En tant que tel, le substrat convient aux cartes utilisées dans les appareils destinés à faire face à des températures extrêmes et à des turbulences. Avec des substrats flexibles, la plupart des appareils auront généralement la force de résister à des utilisations militaires et médicales exténuantes.

4. Gérer la chaleur

Les matériaux de substrat flexibles résistent à la chaleur et offrent également une flexibilité largement supérieure à toutes les options concurrentes. Ainsi, les composants d'appareils équipés de substrats flexibles sont plus adaptés pour résister aux contraintes des températures élevées dans les environnements industriels et les environnements humides. Les substrats flexibles peuvent également résister aux effets des changements de température qui provoquent souvent l'expansion et la contraction d'autres matériaux au fil du temps.

En raison de la résistance à la température des substrats flexibles, le matériau est également largement résistant aux effets du gaz, de l'huile et de l'acide. De plus, les substrats flexibles sont pour la plupart résistants aux effets de l'exposition aux UV et aux radiations.

5. Améliorer l'esthétique

Les substrats flexibles ont un aspect élégant et transparent qui rend les pièces à l'intérieur des appareils électroniques et informatiques plus esthétiques et plus faciles à identifier. Dans les composants plus anciens, les pièces internes étaient souvent encombrées de fils et d'autres composants, ce qui les rendait difficiles à identifier pour le profane typique.

Dans les composants plus récents, l'aspect élégant des substrats flexibles rend les composants moins intimidants pour les utilisateurs moyens. Dans diverses organisations du secteur industriel, le personnel informatique et le personnel informatique peuvent identifier instantanément diverses pièces qui utilisent des substrats flexibles, car les pièces ne sont pas recouvertes de fils et de composants traversants.

6. Élimination des connecteurs

Les substrats flexibles éliminent largement le besoin de connexions d'interface sur les composants informatiques ou électroniques. Dans le même temps, les circuits flexibles peuvent accueillir la plupart des types de composants, tant que les pièces sont applicables à la conception de circuits imprimés rigides. Les contacts intégrés à force d'interface nulle (ZIF) offrent des interfaces simples pour les petites pièces qui fonctionnent dans les infrastructures système.

Les panneaux qui sont recouverts de substrats flexibles sont généralement de nature plate et d'apparence lisse. En raison de cette planéité, les PCB avec un substrat flexible peuvent plus facilement être insérés dans des fentes étroites dans certains des plus petits appareils imaginables grâce à l'absence de connecteurs compliqués.

7. Réduction des coûts d'assemblage

En raison de la nature mince et de la qualité légère des substrats flexibles, le matériau est facile à appliquer dans une zone confinée. Par conséquent, le coût de fabrication des composants avec des substrats flexibles nécessite relativement peu de frais généraux. De plus, les coûts associés aux matériaux et à l'emballage sont également réduits lorsque des substrats flexibles sont utilisés pour les composants à portée de main.

L'avenir des substrats flexibles

L'utilisation de substrats souples est appelée à se développer dans les années à venir dans les domaines de la mémoire électronique, de la microélectronique et de l'optoélectronique. Les matériaux de substrat en PET offrent la flexibilité et la durabilité idéales pour de nouvelles avancées dans la technologie utilisée pour le contrôle de la lumière, le transfert de signal et le stockage de mémoire dans les domaines de l'informatique et de l'électronique.

Pour les équipements informatiques, les PCB constitués de substrats flexibles permettront de plus grandes quantités de stockage de mémoire dans de minuscules dispositifs informatiques. En temps voulu, les fabricants pourraient produire des appareils de la taille d'un pouce avec la capacité de stocker des milliers de films à haut débit et la puissance de traitement nécessaire pour exécuter plusieurs programmes, chacun à l'invite d'une commande vocale. Ces appareils pourraient être compatibles avec des écrans de la taille d'un mur qui s'affichent en couleur et dans une résolution optimale, avec des systèmes de haut-parleurs surround intégrés. Toutes ces fonctionnalités seront probablement contrôlées à distance grâce à la technologie d'IA à commande vocale, le tout rendu possible par des circuits imprimés à substrat flexible.

Les substrats flexibles en PET faciliteront également les développements ultérieurs dans les voitures intelligentes. Si les voitures sans conducteur envahissent les routes du pays dans les décennies à venir, les PCB flexibles feront partie intégrante de la puissance de la mémoire, de la technologie de détection, de l'intelligence artificielle et de la connectivité à distance de ces automobiles. La même technologie pourrait également être utilisée pour propulser des véhicules volants qui pourraient à terme réduire les besoins du public en routes et en ponts.

Les matériaux de substrat flexibles pourraient également faire partie intégrante des technologies prévues telles que les robots de ménage et les drones de livraison. Alors que le public devient moins dépendant de la voiture et que les entreprises étendent leur portée via Internet, les clients pourront commander des plats à emporter et des vêtements dans des restaurants et des magasins situés à plusieurs kilomètres de là, tout cela grâce à des drones qui fonctionneront probablement à haute capacité. , résistance aux contraintes et durabilité des PCB à substrat flexible.

PCB à substrat flexible de Millennium Circuits

Alors que de plus en plus de fabricants découvrent les avantages des substrats flexibles et leur utilisation comme matériau pour les cartes de circuits imprimés, de plus en plus de fabricants de produits abandonnent les matériaux rigides du passé. Avec les circuits imprimés flexibles, même les appareils les plus petits et les plus fins peuvent facilement être équipés d'une puissance et d'une durabilité supérieures à celles de leurs homologues plus grands. Chez Millennium Circuits, nous fournissons une gamme de circuits imprimés flexibles. Contactez-nous dès aujourd'hui pour en savoir plus sur les capacités des circuits imprimés à substrat flexible et comment ils pourraient bénéficier à vos appareils.