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Le guide ultime des PCB flexibles et rigides

APERÇU

Article PCB rigide-flexible
Couche maximale 36L
Trace/Espace minimum de la couche intérieure 3/3 mil
Trace/Espace minimum de la couche sortante 3,5/4 mil
Couche intérieure Max Cuivre 6 onces
Couche de sortie Max Cuivre 3 onces
Forage mécanique minimum 0,15 mm
Forage laser minimum 0,1 mm
Rapport d'aspect (perçage mécanique) 12:1
Rapport d'aspect (perçage laser) 1:1
Tolérance du trou d'ajustement à la presse ±0,05 mm
Tolérance PTH ±0,075 mm
Tolérance NPTH ±0,05 mm
Tolérance de fraisage ±0,15 mm
Épaisseur du panneau 0,4-3 mm
Tolérance d'épaisseur du panneau (<1,0 mm) ±0,1mm
Tolérance d'épaisseur de planche (≥1,0 mm) ±10%
Tolérance d'impédance Mono-extrémité : ±5 Ω (≤ 50 Ω), ± 10% (> 50 Ω)
Différentiel:±5Ω(≤50Ω),±10%(>50Ω)
Taille minimale du tableau 10*10mm
Taille maximale du tableau 22,5*30 pouces
Tolérance de contour ±0,1mm
BGA minimum 7 millions
Min. SMT 7*10 millions
Traitement de surface ENIG, doigt d'or, argent d'immersion, étain d'immersion, HASL(LF),OSP,ENEPIG,Flash Gold; placage or dur
Masque de soudure Vert, noir, bleu, rouge, vert mat
Dégagement minimum du masque de soudure 1,5 million
Barrage de masque de soudure minimum 3 millions
Légende Blanc, noir, rouge, jaune
Largeur/hauteur minimale de la légende 4/23 mil
Largeur du filet de souche 1,5 ± 0,5 mm
Arc et torsion 0.05%
Table des matières
Article principal (H2)

Différents types de PCB flexibles et rigides fournis par GlobalWellPCBA

Sélectionnez simplement votre PCB Rigid Flex ci-dessous pour accéder au guide.

Introduction

La technologie Rigid Flex PCB combine des PCB rigides et des circuits flexibles, combinant la stabilité mécanique des premiers et l'adaptabilité des seconds. 

Cette approche hybride permet aux dispositifs électroniques d'atteindre une compacité et une fiabilité sans précédent, rendant les PCB Rigid-Flex indispensables dans la conception électronique moderne.

Qu'est-ce qu'un PCB flexible et rigide ?

Un PCB Rigid Flex est un circuit imprimé hybride intégrant des éléments rigides et flexibles dans une seule unité intégrée. Cette conception permet au PCB de maintenir certaines sections de manière rigide tout en permettant à d'autres de se plier ou de fléchir, s'adaptant ainsi aux contraintes spatiales et aux exigences fonctionnelles de divers appareils électroniques. 

Les sections flexibles sont généralement fabriquées à partir de matériaux hautes performances comme le polyimide, qui peuvent résister à des flexions répétées sans rupture. 

Les zones rigides, souvent composées de matériaux tels que le FR4, assurent un support structurel et abritent la plupart des composants électroniques.

PCB flexible, rigide ou rigide-flexible

Les différences entre les PCB Flex, Rigid Flex et Rigid résident principalement dans leur construction, leur flexibilité, leur adéquation aux applications et leurs implications en termes de coûts.

PCB rigides

  • Construction: Fabriqué à partir d'un substrat solide et inflexible, généralement FR4.
  • La flexibilité: Ne pas plier ou fléchir ; adapté aux applications où le facteur de forme est fixe.
  • Adéquation des applications : Largement utilisé sur divers appareils électroniques en raison de leur durabilité et de leur rentabilité.
  • Coût: Généralement moins coûteux à produire, surtout en gros volumes.

PCB flexibles

  • Construction: Construit sur un substrat flexible, tel que le polyimide, le PCB peut s'adapter à différentes formes.
  • La flexibilité: Peut se plier et se plier, ce qui les rend idéaux pour les applications dans des espaces restreints ou de forme unique.
  • Adéquation des applications : Idéal pour les applications dynamiques où le PCB peut avoir besoin de se plier ou pour les dispositifs où les économies de poids et d'espace sont essentielles.
  • Coût: Plus cher que les PCB rigides en raison des matériaux spécialisés et des processus de fabrication requis.

PCB rigides-flexibles

  • Construction: Cartes hybrides combinant des sections rigides et flexibles au sein d'un seul PCB.
  • La flexibilité: Offrez la stabilité structurelle des PCB rigides avec la flexibilité des circuits flexibles, permettant des conceptions complexes pouvant s'adapter à des espaces restreints ou non conventionnels.
  • Adéquation des applications : Idéal pour les appareils électroniques complexes qui nécessitent à la fois durabilité et capacité à plier ou plier une partie du PCB.
  • Coût: Il s'agit généralement de l'option la plus coûteuse en raison de la complexité de conception et de fabrication, mais elle peut réduire les coûts globaux d'assemblage en éliminant les connecteurs et le câblage discret.

Avantages des PCB rigides-flexibles

  • Gain de place : Les PCB Rigid-Flex peuvent être pliés ou pliés pour s'adapter à des espaces restreints, permettant ainsi des conceptions d'appareils plus compactes en utilisant de manière optimale l'espace disponible dans les appareils électroniques.
  • Résistance aux chocs et aux vibrations : Les sections flexibles des PCB Rigid-Flex absorbent les chocs et les vibrations, améliorant ainsi la durabilité et la longévité des appareils électroniques, en particulier ceux exposés à des conditions difficiles.
  • Léger et économique : En éliminant le besoin de plusieurs connecteurs et câbles, les PCB Rigid-Flex réduisent à la fois le poids et les coûts de fabrication des appareils électroniques, les rendant plus légers et plus rentables.
  • Processus d'assemblage simple et rapide : Les PCB Rigid-Flex rationalisent le processus d'assemblage, réduisant le temps de production et minimisant le risque d'erreurs, ce qui conduit à des délais de production plus rapides et à des produits de meilleure qualité.
  • Grande fiabilité: La réduction des joints de soudure et des connecteurs mécaniques réduit le risque de points de défaillance, améliorant ainsi la fiabilité et les performances des appareils équipés de PCB Rigid-Flex.
  • Tests faciles : Les PCB Rigid-Flex peuvent être minutieusement testés avant l'assemblage, garantissant que tout problème est identifié et corrigé dès le début du processus de fabrication, contribuant ainsi à la haute qualité et à la fiabilité du produit final.

Types de PCB rigides-flexibles

Les cartes de circuits imprimés (PCB) rigides et flexibles sont devenues la pierre angulaire de la conception électronique moderne, offrant les avantages uniques des technologies de PCB rigides et flexibles.

Ici, nous examinons les différents PCB Rigid-Flex, explorant leurs caractéristiques, leurs applications et leurs considérations de conception.

  • PCB rigides-flexibles simple face

  • Caractéristiques: Une couche conductrice, rigide ou flexible avec des couches isolantes des deux côtés.
  • Applications: Convient aux conceptions simples à faible densité nécessitant un minimum de flexion.
  • Avantages : Économique et simple, idéal pour gagner de la place dans les applications simples.
  • PCB rigides-flexibles double face

  • Caractéristiques: Couches conductrices des deux côtés du substrat flexible, permettant des conceptions de circuits plus complexes.
  • Applications: Utilisé dans l'électronique grand public et les dispositifs médicaux où une complexité et une densité de composants modérées sont nécessaires.
  • Avantages : Prend en charge des composants et des interconnexions supplémentaires, équilibrant complexité et flexibilité.
  • PCB rigides-flexibles multicouches

  • Caractéristiques: Plusieurs couches de circuits rigides et flexibles laminées ensemble, s'adaptant à des conceptions complexes et à haute densité.
  • Applications: Idéal pour les applications avancées dans les dispositifs aérospatiaux, militaires et médicaux nécessitant des facteurs de forme compacts et des performances élevées.
  • Avantages : Il offre une flexibilité et des performances de conception les plus élevées et convient à l'intégration de plusieurs fonctions dans un petit espace.
  • PCB composite rigide-flexible

  • Caractéristiques: Un type spécialisé où les circuits rigides et flexibles sont étroitement interconnectés, offrant une intégration transparente.
  • Applications: Conçu sur mesure pour des applications spécifiques nécessitant des connexions robustes entre des sections rigides et flexibles, telles que les appareils de communication à haut débit.
  • Avantages : Performances électriques et stabilité mécanique supérieures, adaptées aux équipements industriels complexes et aux appareils de communication.
  • Considérations sur la conception

Lors de la sélection du type de PCB Rigid-Flex pour un projet, plusieurs considérations de conception doivent être prises en compte, notamment :

  • Complexité du circuit : Plus le circuit est complexe, plus une conception multicouche ou composite sera probablement nécessaire.
  • Exigences de flexibilité : L'étendue et la fréquence de pliage influenceront le choix entre des conceptions simple face, double face ou multicouches.
  • Densité des composants : Les conceptions haute densité peuvent nécessiter des PCB Rigid-Flex double face ou multicouches pour accueillir tous les composants.
  • Contraintes de coûts : Les PCB Rigid-Flex simple face sont généralement moins chers que leurs homologues double face et multicouches.

Défis liés à la conception de Rigid-Flex

  • Règles de conception complexes : La conception de PCB rigides-flexibles implique de suivre des règles complexes qui équilibrent les performances électriques avec les contraintes mécaniques, nécessitant une planification détaillée et des considérations de compatibilité entre les sections rigides et flexibles.
  • Considérations sur le rayon de courbure : Il est crucial de garantir que les sections flexibles peuvent se plier sans dommage ; un rayon de courbure trop serré peut entraîner des contraintes mécaniques et des défaillances, nécessitant des calculs de rayon de courbure optimaux pour la durabilité.
  • Sélection des matériaux : La sélection des matériaux appropriés est essentielle pour atteindre l'équilibre souhaité entre flexibilité, durabilité et performances électriques, avec des choix tels que le polyimide pour les zones flexibles et le FR4 pour les sections rigides en fonction de leurs propriétés.
  • Intégrité du signal et EMI : Maintenir l'intégrité du signal tout en minimisant les interférences électromagnétiques, en particulier dans les zones flexibles, nécessite des techniques de routage, de blindage et de mise à la terre minutieuses pour préserver la qualité du signal.
  • Gestion de la chaleur: Des stratégies efficaces de dissipation de la chaleur sont essentielles, en tenant compte des différents comportements thermiques des sections rigides et flexibles et en employant des méthodes telles que les vias thermiques et les solutions de refroidissement externes.
  • Assemblage et fabrication : La structure hybride introduit des complexités dans l'assemblage et la fabrication, nécessitant une attention particulière aux zones de transition et des adaptations dans les chaînes d'assemblage pour répondre aux exigences uniques de manipulation et de test.
  • Fiabilité mécanique : Garantir que les sections flexibles résistent aux flexions et flexions répétées implique des tests mécaniques rigoureux et des considérations concernant la sélection des matériaux, la disposition des traces et les revêtements de protection.
  • Tests et inspections : L'adaptation des méthodologies de test à la structure unique des PCB Rigid-Flex nécessite des bancs de test et des techniques d'inspection spécialisés pour s'adapter à leur nature dynamique.
  • Conception pour la fabricabilité (DFM) : Trouver un équilibre entre les conceptions innovantes et la fabricabilité oblige les concepteurs à prendre en compte les capacités et les limites de la production, ce qui nécessite souvent une collaboration avec les fabricants pour optimiser la conception.
  • Facteurs environnementaux: Concevoir des PCB pour résister à des conditions environnementales telles que l'humidité et les fluctuations de température implique de sélectionner des matériaux résistants, d'appliquer des revêtements protecteurs et de prendre en compte les impacts écologiques sur les propriétés des PCB.

Comment fabriquer une carte PCB rigide-flexible ?

Le processus de fabrication des PCB Rigid-Flex est complexe et nuancé, combinant les techniques utilisées dans la fabrication des PCB rigides et flexibles. 

Ce processus nécessite une planification précise et minutieuse à chaque étape pour garantir que le produit final respecte les normes de qualité et de fonctionnalité les plus élevées.

  • Sélection des matériaux

La première étape du processus de fabrication consiste à sélectionner les matériaux appropriés pour les parties rigides et flexibles du PCB. 

Les matériaux comme le polyimide sont privilégiés pour leur excellente flexibilité et leur stabilité thermique dans les zones flexibles. Des matériaux tels que le FR4 sont couramment utilisés pour les sections rigides en raison de leur résistance mécanique et de leur rentabilité.

  • Forage

Une fois les matériaux sélectionnés, l'étape suivante est le perçage, qui consiste à créer des trous pour les vias et les câbles des composants.

L'emplacement et la taille des trous sont déterminés en fonction des spécifications de conception, et il est essentiel de maintenir la précision pour garantir un alignement correct des couches et des composants.

  • Placage de cuivre

Après le perçage, la carte subit un cuivrage, qui ajoute une fine couche de cuivre aux trous percés et à la surface de la carte. L'épaisseur du placage de cuivre est soigneusement contrôlée pour répondre aux exigences électriques de la carte.

  • Modélisation des circuits

La configuration de circuits consiste à transférer la conception du circuit sur la carte. Ceci peut être réalisé grâce à diverses méthodes, telles que la photolithographie, dans laquelle une résine photosensible est appliquée sur la carte, exposée à la lumière à travers un masque représentant le motif du circuit, puis développée pour éliminer la résine photosensible non exposée, laissant le motif du circuit sur la carte.

  • Gravure

La gravure élimine le cuivre indésirable de la carte, laissant derrière lui le cuivre formant les chemins du circuit.

Cela se fait généralement à l’aide d’une solution de gravure chimique qui dissout le cuivre non protégé. Il faut veiller à ce que seul le cuivre indésirable soit retiré et à ce que le circuit restant soit défini avec précision.

  • Inspection

Après la gravure, la carte est inspectée pour détecter tout défaut ou écart par rapport aux spécifications de conception. Cela peut impliquer des inspections visuelles, des inspections optiques automatisées (AOI) et des tests électriques pour garantir que les chemins de circuit sont correctement formés et qu'il n'y a pas de courts-circuits ou d'ouvertures.

  • Masque de soudure, sérigraphie et finition de surface

Le masque de soudure protège les circuits et empêche les ponts de soudure accidentels entre les traces conductrices lors du soudage des composants.

La couche de sérigraphie est ensuite ajoutée pour étiqueter les positions des composants et d'autres informations sur le PCB.

Enfin, une finition de surface est appliquée sur les traces de cuivre pour les protéger de l'oxydation et améliorer la soudabilité.

  • Essai

La dernière étape du processus de fabrication est le test, qui vérifie la fonctionnalité et les performances du PCB. 

Cela peut inclure des tests de continuité, des tests de résistance d'isolement et des tests fonctionnels pour garantir que la carte répond à toutes les spécifications et critères de performance requis.

Applications des PCB flexibles et rigides

Les cartes de circuits imprimés (PCB) rigides et flexibles se sont taillé une niche dans diverses industries, grâce à leur conception innovante, qui allie la robustesse des PCB rigides à l'adaptabilité des circuits flexibles. 

  • Electronique grand public : Les PCB rigides et flexibles permettent des conceptions élégantes et compactes dans l'électronique grand public, tels que les smartphones et les appareils portables, en optimisant l'espace et en améliorant la fiabilité du produit grâce à leur nature flexible et durable.
  • Équipement médical: Dans le secteur médical, les PCB Rigid-Flex sont essentiels au développement de moniteurs de santé et d'équipements de diagnostic portables, offrant précision, fiabilité et capacité à se conformer aux conceptions ergonomiques tout en résistant aux environnements médicaux.
  • Aérospatial: Les applications aérospatiales bénéficient des PCB Rigid-Flex en raison de leur résistance aux conditions extrêmes, notamment les vibrations et les fluctuations de température, ce qui les rend adaptés aux instruments de cockpit et aux systèmes satellites où la fiabilité est primordiale.
  • Automobile: L'industrie automobile utilise des PCB Rigid-Flex dans les écrans de tableau de bord, les systèmes d'infodivertissement et les systèmes avancés d'aide à la conduite (ADAS), valorisant leur robustesse et leur flexibilité dans des environnements automobiles dynamiques et difficiles.
  • Technologie portable : Les technologies portables, telles que les montres intelligentes et les trackers de fitness, s'appuient sur des PCB Rigid-Flex pour leurs conceptions compactes et ergonomiques qui sont à la fois confortables pour un usage quotidien et suffisamment durables pour résister à une utilisation quotidienne.

Conclusion

Les PCB rigides et flexibles représentent une innovation cruciale dans la conception de circuits électroniques, offrant un mélange de flexibilité, de fiabilité et d'efficacité spatiale que les PCB traditionnels ne peuvent égaler.

À mesure que la technologie progresse, leur rôle dans la création de la prochaine génération d’appareils électroniques est appelé à s’étendre, ce qui en fait la pierre angulaire de la conception électronique moderne.

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