Matériaux et construction des circuits flexibles : créer des PCB durables et haute performance

Les circuits flexibles s'utilisent dans une multitude d'applications. Ils se plient aisément pour s'intégrer dans des appareils électroniques compacts et complexes, ce qui les rend idéaux pour les dispositifs modernes comme les smartphones. Ils absorbent également les chocs et les vibrations dans les environnements à forte contrainte.

Les circuits rigides-flexibles combinent la construction traditionnelle des circuits imprimés avec une conception flexible pour les situations exigeant une durabilité accrue. Vous êtes-vous déjà interrogé sur les matériaux et les architectures impliqués dans la création de ces PCB polyvalents ? Cet article offre un aperçu rapide des matériaux et constructions courants dans les PCB flex et rigides-flex.

Matériaux utilisés dans les circuits flexibles

Alors que la plupart des PCB standards reposent sur une base en fibre de verre ou en métal, les cœurs de circuits flexibles sont constitués d'un polymère flexible. La majorité des PCB flex utilisent un film de polyimide (PI) comme substrat. Le film PI ne ramollit pas sous l'effet de la chaleur et conserve sa flexibilité après thermodurcissement. De nombreuses résines thermodurcissables comme le PI deviennent rigides après chauffage, ce qui fait du PI un matériau supérieur pour la construction de PCB flex. Le film PI standard offre une résistance limitée à l'humidité et à la déchirure, mais le choix d'un film PI amélioré atténue ces problèmes.

Un PCB flex nécessite également un adhésif ou un matériau de base spécial pour lier ses couches. Les fabricants utilisaient auparavant uniquement des adhésifs, mais cette méthode réduisait la fiabilité du PCB. Pour résoudre ce problème, ils ont développé le PI sans adhésif qui se lie au cuivre sans colle. Ce matériau permet des conceptions plus fines avec un risque réduit de rupture des vias. Au lieu d'utiliser un masque de soudure pour couvrir et protéger un circuit flexible, les fabricants utilisent un film de recouvrement (coverlay) également créé en PI. Si vous souhaitez qu'une zone du PCB flex soit rigide, le fabricant peut y stratifier un raidisseur, mais le signal ne peut pas circuler entre la partie flexible et le raidisseur.

Matériaux des PCB rigides-flexibles

Un PCB rigide-flexible relie des matériaux de PCB rigides à des matériaux flexibles. Le résultat ne se plie qu'à certains endroits, ce qui rend la carte plus robuste tout en conservant sa flexibilité. Si vous voulez que le signal transite entre la partie rigide et la partie flexible, vous devrez concevoir un PCB rigide-flex. Dans une conception rigide-flex, la partie flexible ressemble à un circuit flexible classique. Pendant ce temps, les sections rigides utilisent des matériaux similaires aux PCB rigides standards. Tout comme les PCB standards, ces zones rigides ont souvent de la fibre de verre comme matériau de substrat. Les PCB rigides-flexibles multicouches incluent également de la fibre de verre préimprégnée (prepreg) comme couches de substrat intermédiaires.

Empilements courants pour la construction de circuits flexibles multicouches

Les circuits flexibles monocouche et double couche ont chacun des empilements (stackups) courants que l'on retrouve dans de nombreux appareils électroniques. Un circuit flexible monocouche inclut souvent des raidisseurs en adhésif sensible à la pression (PSA) et en fibre de verre FR-4. Des pièces de FR-4 stabilisent chaque extrémité du PCB, tandis qu'une fine couche de PSA ajoute de la rigidité au centre de la carte. Comme les PCB flex double couche ont de nombreuses applications informatiques, ils intègrent souvent des connecteurs à force d'insertion nulle (ZIF). L'utilisation de PI comme raidisseurs aux extrémités donne à la carte la flexibilité nécessaire pour se connecter au connecteur ZIF.

Les PCB rigides-flexibles ont diverses constructions, mais une approche courante implique quatre couches rigides et deux couches flexibles. Elle comprend un noyau en PI sans adhésif qui réduit les risques de rupture. Au-dessus de cette couche et de son film de cuivre, deux couches de prepreg se connectent à l'adhésif de recouvrement et aux couches de recouvrement de la section flexible. Les sections rigides reçoivent des couches supplémentaires de cuivre, de fibre de verre et de masque de soudure.

Choisir le meilleur circuit flexible pour votre application

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