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PCB rigide-flexible en couches

  • PCB flexible et rigide en couches

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Demande personnalisée

APERÇU

Article PCB flexible rigide
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 ±0,15 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)

Les PCB monocouches appartiennent rapidement au passé. Aujourd’hui, vous n’en serez témoin que dans le plus simple des PCB. Les PCB en couches sont plus largement utilisés, en particulier les PCB rigides-flexibles. Ceux-ci offrent non seulement la possibilité de se plier et de fléchir comme vous le souhaitez, mais ont également des fonctionnalités améliorées. 

Au cours de cet article, nous découvrirons ses caractéristiques, ses considérations de conception, sa fabrication ainsi que son application dans tous les secteurs. 

Mais, avant de passer au PCB rigide-flexible en couches, il est très important de comprendre ce qu'est un PCB rigide-flexible.

Qu'est-ce qu'un PCB rigide-flexible ?

En termes simples, un PCB rigide-flexible est un circuit imprimé qui intègre et présente les qualités des circuits imprimés robustes et des circuits imprimés flexibles. Une combinaison réussie des deux garantit que le PCB résultant peut être plié confortablement et peut gérer les environnements de fonctionnement les plus difficiles.

Maintenant, définissons la forme en couches.

Qu'est-ce qu'un PCB rigide-flexible en couches ?

Un PCB rigide-flexible en couches est une sorte de carte rigide-flexible qui comporte de nombreuses couches ou circuits rigides et flexibles fusionnés pour profiter des avantages d'une carte flexible et d'un PCB rigide.

Chaque couche est soigneusement sélectionnée pour former un PCB qui fonctionne comme prévu pour l'application pour laquelle il est conçu.

Le nombre de couches dans un PCB rigide-flexible peut aller de 1 à 100. Grâce à plusieurs fabricants, il est désormais facile de créer des prototypes et des assemblages de PCB à un rythme beaucoup plus rapide. Bien que le processus soit légèrement compliqué, rien ne les empêche de les construire pour différentes industries. 

Carte de circuit imprimé verte avec connecteurs flexibles jaunes et technologie de montage en surface

Principales caractéristiques d'un PCB rigide-flexible en couches

  • Le PCB rigide-flexible en couches, comme nous le savons, comporte des pièces qui peuvent se plier et se raidir. Cette dernière est caractérisée par des couches superposées. Tandis que certains d’entre eux font office de masse, les autres sont combinés pour acheminer les signaux. 
  • La partie rigide n'est pas aussi fine que la partie flexible. Cependant, il est construit de la même manière que les couches internes des sections rigides du PCB.
  • Ce sont les rubans flexibles qui créent des signaux entre les sections rigides. Ainsi, pour que cela soit possible, au moins une couche est nécessaire en plus d'un plan de masse pour les courants qui reviennent.
  • Un motif en cuivre hachuré est utilisé pour étendre les connexions d'alimentation ou de terre sur le ruban flexible. Cela rend le PCB très flexible. 
  • Vous pouvez placer les composants directement sur le ruban flexible. Mais seulement si la superposition a une couche de signal juste au-dessus. Assurez-vous que la superposition est toujours sur la couche de signal. Des méthodes de placage de boutons peuvent également être utilisées. 
  • L'intégration de composants n'est pas requise. Les composants peuvent être placés directement sur le ruban flexible s'il y a une couche de signal sous la superposition. Les plages de soudure doivent se trouver dans la couche de signal située sous la superposition. Une alternative pour le montage des composants consiste à utiliser des vias traversants plaqués sous les composants, parfois appelés placage par boutons.
  • Les composants ou les fonctionnalités critiques sont placés directement dans les zones de pliage du ruban flexible.
  • Les sections rigides et flexibles sont rationalisées en utilisant l'alignement correct des couches. Tous les composants sont empilés uniformément sur le circuit. 

Pourquoi utiliser des PCB rigides-flexibles en couches ?

L'utilisation de ces PCB rigides-flexibles en couches présente plusieurs avantages, notamment :

Améliore la fonctionnalité

Les nombreuses couches vous permettent d'obtenir une densité de circuit plus élevée que lors de la construction d'un PCB rigide-flexible monocouche. Cela permet également d’ajouter des fonctionnalités plus complexes dans un espace plus petit.

Gain de place

L'assemblage de PCB dans le cas d'un PCB rigide-flexible en couches ne comprend que quelques étapes d'assemblage. Dans celui-ci, le PCB flexible utilise des films polyimide. Ces feuilles réduisent la surface et, par conséquent, réduisent la taille de l'emballage du PCB final. Cela rend également le circuit final beaucoup plus léger.

Plusieurs modèles peuvent être incorporés en un seul. C'est encore une autre façon d'économiser de l'espace. 

Liberté de conception

Avec les circuits rigides-flexibles, vous pouvez plier et fléchir des objets en trois dimensions. Cela signifie que vous pouvez créer des designs plus innovants. Cette flexibilité permet à un fabricant de créer des produits attrayants, plus durables et plus fonctionnels. 

Le coût de montage est moins cher

Avec de nombreuses couches impliquées, vous n’avez pas à vous soucier de l’augmentation vertigineuse des coûts d’assemblage. L'automatisation est possible, par exemple sous la forme de robots et de machines. Cela accélère le processus de fabrication, permettant ainsi de gagner du temps. L'efficacité augmente également avec cela.

Plus fiable

Bien que de nombreuses couches soient impliquées dans la construction, les PCB rigides et flexibles en couches gèrent très bien la dissipation thermique. Avec plus de couches, plus de composants sont impliqués qui permettent un routage précis des signaux, réduisant ainsi la distorsion du signal. Cela garantit également des performances constantes sur toute la carte, ce qui le rend fiable. 

Une plus grande flexibilité

La capacité de fléchir et de se plier implique qu’ils peuvent être moulés dans diverses formes et tailles souhaitables. Par exemple, dans les systèmes aérospatiaux, l’espace est limité et les circuits doivent être agencés selon des formes complexes. Les circuits rigides-flexibles en couches permettent l'inclusion dans des surfaces irrégulières. 

De cette façon, vous pouvez optimiser l’espace à son plein potentiel. 

Moins de connecteurs

Les connexions sont soit construites directement dans le substrat, soit intégrées. Cela signifie que vous n'avez pas besoin de pièces de connecteur ou de fils séparés pour les fixer. Ce type d'assemblage de PCB simplifie le processus en minimisant les pièces individuelles. Le risque d'échec est également moindre. 

PCB multicouche bleu avec circuits complexes et connecteurs flexibles visibles

Le processus de fabrication de PCB rigide-flexible en couches

En fonction du nombre de couches que vous décidez de créer, voici quelques considérations :

Les matériaux du substrat

Les performances globales, la durabilité et la flexibilité dépendent des matériaux utilisés dans la fabrication des PCB flexibles et rigides. Généralement, pour les PCB flexibles, des films polyimide tels que UBE Upisel et Dupont Kapton sont utilisés car ils ont des propriétés électriques et mécaniques élevées. Les matériaux à haute Tg comme Arlon, Isola et Nelco constituent des circuits rigides.

Même le film de liaison peut être personnalisé pour correspondre à la conception du PCB. Époxy, l'acrylique et le nitrile phénolique fonctionnent bien. Pour des traces de revêtement durables, les revêtements liquides photo-imageables sont les meilleurs.

Une fois ceux-ci sélectionnés, l’étape suivante consiste à les préparer.

Préparation du matériau de base

La première étape de la fabrication du rigide-flex consiste à nettoyer le stratifié. La surface comprend une couche de cuivre, qui peut ou non être recouverte d'une couche adhésive. Avant de procéder, celui-ci est préparé avec un nettoyage intense. 

Collage de couches

Les matériaux de substrat sont placés en couches. Ceux-ci peuvent comprendre des préparations, des feuilles de cuivre, des noyaux et des adhésifs. Après cela, les livres et autres composants sont organisés pour être acheminés vers la presse à plastifier. À ce stade, une pression et une température élevées sont appliquées pour les lier ensemble. 

Générer un modèle

Commencez par poser un film sec sur les couches de cuivre à l'extérieur. Même les photorésists liquides peuvent être utilisés. À l’aide de l’imagerie lithographique, des modèles de circuits sont établis. Enfin, le cuivre non protégé par la réserve est retiré. Cela crée les traces conductrices du circuit.

Gravure

Comme vous le savez peut-être, la gravure est un processus utilisé pour éliminer le cuivre indésirable du circuit. Lors de la construction d'un circuit rigide-flexible en couches, chaque côté stratifié est gravé avec un spray de gravure ou en donnant au stratifié un bon bain de gravure. 

Forage mécanique

Tous les travaux de perçage, qu'il s'agisse de plots, de trous de circuits ou de vias, sont réalisés à l'aide de techniques précises. Ensuite, ces trous sont recouverts de cuivre par galvanoplastie. Cela forme des connexions entre les couches. Voici un exemple : la méthode de perçage au laser. Ceci est connu pour obtenir des résultats précis sans prendre beaucoup de temps. 

Placage de cuivre

Avec cette procédure, la quantité requise de cuivre métallique est libérée dans les PTA (trous traversants plaqués). Cela aide à établir les connexions électriques dans le PCB. 

Application d'une couverture

Le polyimide est principalement utilisé comme substance de couverture. Une fois cela fait, un adhésif est ajouté à la surface du circuit imprimé à l’aide de la méthode de sérigraphie. 

Laminage

En utilisant les bonnes quantités de pression, de chaleur et de vide, le revêtement est correctement fixé. 

Application d'un raidisseur

Avant de procéder à d'autres laminages, appliquez des raidisseurs locaux. Cependant, assurez-vous de réaliser cet ajout uniquement si la conception l’exige. 

Soudure

Des trous sont créés partout où une soudure est nécessaire. Après cela, un film de cuivre laissé exposé est recouvert d’argent par immersion ou ENIG. Enfin, les repères et les étiquettes d'impression sont imprimés. 

Couper la planche flexible

Après les ajouts ci-dessus, il est maintenant temps de séparer le panneau flexible de son panneau de production. Ainsi, les deux méthodes les plus simples et les plus largement utilisées sont les couteaux à découper spécialisés et les méthodes de pincement hydraulique. 

Vérification

Après avoir effectué les étapes ci-dessus comme décrit, testez l’efficacité du panneau rigide-flexible en couches. Vous pouvez le tester électriquement pour évaluer sa qualité et ses normes. Cela permet d'établir que le produit répond aux spécifications de conception définies. Certaines méthodes courantes utilisées pour les tests comprennent les systèmes de test en grille et les sondes volantes. 

illustrant les couches d'un PCB flex-rigide avec des composants étiquetés et des zones de transition

Types de PCB rigides-flexibles en couches

Voici quelques exemples de PCB rigides-flexibles en couches.

  • 2 couches rigides avec 1 couche flexible
  • 3 couches rigides avec 1 couche flexible
  • Rigide à 4 couches avec 2 couches flexibles
  • Rigide à 4 couches avec 2 couches flexibles et Contacts De ZIF
  • Rigide à 5 couches avec 3 couches flexibles
  • Rigide à 6 couches avec 4 couches flexibles :

Quelques choses à retenir

  • Le circuit doit vous permettre d'organiser les fils et les plans de masse de manière à empêcher les signaux d'empêcher les interférences électromagnétiques. 
  • Les cartes PCB comportant de nombreuses broches peuvent nécessiter davantage de couches de signaux. Cependant, s’il y a trop de couches et que vous estimez qu’elles sont inutiles, vous pouvez en supprimer. N'oubliez pas de disposer les couches de manière à n'empêcher pas les signaux de se mélanger ou de causer des problèmes.
  • Dans une carte PCB rigide-flexible en couches, les différentes couches commutent entre les signaux et les zones d'alimentation/terre. Ceux-ci sont ensuite séparés par des matériaux comme un noyau diélectrique ou un préimprégné. Bien que cette configuration contribue à réduire les interférences électromagnétiques et le mélange des signaux, il est également important de gérer la chaleur.
  • Si l'appareil à construire comporte à la fois des parties analogiques et numériques, conservez-les dans des couches séparées. Connectez les plans de masse en un seul point, car cela aidera à vérifier le bruit. Vous pouvez également concevoir le plan de masse de manière à ce que les parties analogiques et numériques aient des sections distinctes.
  • Si vous décidez de séparer les parties numériques et analogiques, placez le plan de masse entre les deux et il agira comme une barrière. Placez le plan de masse analogique à côté de la couche de signal analogique et le plan de masse numérique à côté de la couche de signal numérique. Cela garantit que chaque couche de signal n'affectera que son propre plan de masse.
PCB vert avec pistes dorées et plusieurs découpes pour composants électroniques

Applications des PCB rigides-flexibles en couches

Electronique grand public

La capacité de se plier et de créer des conceptions compactes rend les couches rigides et flexibles parfaitement adaptées aux appareils électroniques tels que les tablettes, les ordinateurs portables, les smartphones et les appareils portables. 

Équipement médical

Outre la flexion et la flexion, les équipements médicaux nécessitent des mouvements corporels. La technologie rigide-flexible, combinée à la superposition, rend cela possible. Des exemples de tels appareils comprennent les stimulateurs cardiaques, les appareils auditifs et les équipements d'imagerie.

Industrie automobile

Plusieurs systèmes électroniques des voitures, tels que les outils de contrôle moteur, les outils de navigation et les capteurs, doivent être suffisamment robustes pour gérer les vibrations et fonctionner de manière optimale. Le circuit rigide-flexible peut faire les deux, rendant les voitures plus fiables.

Défense et aérospatiale

Ce secteur est un terrain difficile. Les machines telles que les radars, l'avionique et les systèmes de guidage de missiles doivent fonctionner dans des conditions environnementales difficiles, telles que des températures et des vibrations extrêmement élevées. Les circuits en rigide-flex sont créés pour fonctionner dans des conditions aussi difficiles sans compromettre les résultats. 

Équipement industriel

Des lieux comme les usines et autres lieux similaires nécessitent des machines capables de s'adapter à des zones plus petites tout en se déplaçant et en fonctionnant librement. En utilisant la technologie rigide-flexible, des équipements tels que des systèmes de contrôle, des robots et des instruments sont créés. Cela garantit que les interconnexions sont flexibles et peuvent fléchir indépendamment. 

Pensées d'adieu

En combinant la robustesse des circuits rigides avec la flexibilité des circuits flexibles, les PCB rigides-flexibles en couches offrent plusieurs avantages par rapport aux autres circuits. Il s’agit d’avancées significatives qui génèrent des innovations dans tous les secteurs.

De plus, le développement technologique devrait repousser de nouvelles limites et étendre sa portée. Pour des informations plus détaillées sur les PCB rigides-flexibles en couches, n'hésitez pas à contacter nos experts.

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