Quand utiliser des circuits imprimés flexibles et rigides-flexibles : applications concrètes dans les dispositifs portables et médicaux

Vous envisagez d'utiliser des circuits imprimés flexibles dans vos projets ? Vous hésitez entre des circuits imprimés flexibles et rigides-flexibles ? Cet article devrait vous aider à faire votre choix.

Les circuits imprimés flexibles modernes ont vu le jour avec la mise au point des films de polyimide dans les années 1960. Grâce à cela, la fabrication de circuits flexibles multicouches est devenue possible. La structure du circuit imprimé utilise toujours la même composition de cuivre, d'adhésif et de polyamide.

Cependant, dans les années 80, le procédé SMT a été mis au point. Durant cette même période, les circuits flexibles multicouches et les circuits rigides-flexibles ont fait leur apparition. Cette méthode a permis d'intégrer des circuits flexibles dans des appareils à espace réduit, tels que les téléphones portables, les ordinateurs portables et les dispositifs médicaux.

Vous trouverez ici plus d'informations sur l'utilisation des circuits imprimés flexibles et rigides-flexibles, ainsi que sur leurs applications concrètes dans les dispositifs portables et médicaux. Pour toute question concernant les circuits imprimés flexibles et rigides-flexibles, veuillez contacter UET PCB (https://uetpcb.com/flexible-pcbs/UET est toujours là pour vous aider. Spécialisée dans la fabrication de circuits imprimés flexibles et rigides-flexibles, UET possède plus de 20 ans d'expérience dans ce secteur.

Les circuits imprimés flexibles (FPC) sont des cartes de circuits imprimés qui peuvent être pliées grâce à leur composition en films polymères, contrairement aux circuits imprimés rigides classiques. Leur substrat flexible est généralement en polyimide, en polyester ou en PEEK (polyétheréthercétone). Leur couche de protection (film protecteur) comprend généralement un diélectrique en polyamide, des zones adhésives, des couches conductrices en cuivre recuit et, éventuellement, des raidisseurs.

Les circuits imprimés rigides-flexibles combinent des circuits imprimés rigides (par exemple, à base de FR4) et flexibles. Les sections rigides et flexibles sont laminées ensemble en une seule pièce ; de ce fait, aucun connecteur n'est nécessaire. La partie flexible est généralement constituée d'un substrat en polyamide. La partie rigide enserre la partie flexible par ses couches internes, servant ainsi de couche conductrice. Les circuits imprimés rigides-flexibles permettent de supprimer les connecteurs FPC coûteux sur les lignes de production.

Les circuits imprimés flexibles et rigides-flexibles présentent chacun leurs avantages et leurs inconvénients lorsqu'ils sont utilisés dans un produit. Tout dépend de la forme, de la fonction, de l'intégrité du signal, des coûts de fabrication, de la facilité de maintenance et du processus d'assemblage.

Les circuits imprimés flexibles rendent vos circuits modulaires et flexibles. Si vous travaillez dans un espace restreint à l'intérieur de votre boîtier et que vous avez besoin de peu de marge pour les courbures, les circuits imprimés flexibles sont la solution idéale. De plus, la morphologie du corps humain et sa grande mobilité en font un matériau parfaitement adapté aux circuits imprimés flexibles. Vous trouverez de nombreux circuits flexibles utilisés dans des applications nécessitant une flexion, notamment dans les vêtements connectés et d'autres domaines, tels que :

● Capteurs de fréquence cardiaque

● Électrodes ECG

● Bracelets portables

● Vêtements intelligents

● Câbles flexibles d'affichage

● Câbles flexibles du moteur de vibration

Les circuits imprimés rigides-flexibles intégrant des éléments flexibles, ils peuvent généralement prendre en charge la plupart des applications où les circuits imprimés flexibles le peuvent. Cependant, la situation n'est pas si simple ; l'utilisation de circuits rigides-flexibles plutôt que flexibles (ou inversement) implique d'autres considérations. En résumé :

1. Coût total de la réalisation du circuit

2. Coût d'assemblage ou de construction

3. Fournisseurs de sous-ensembles

4. Intégrité du signal

5. Réparabilité et entretien

6. Fiabilité et conformité du produit

7. Remplacement des pièces

Notez que le coût d'un circuit imprimé rigide-flexible est supérieur à celui d'un circuit imprimé rigide et flexible (avec connecteurs). Ceci s'explique par le coût de fabrication d'un matériau flexible et d'un matériau rigide en une seule étape de lamination. Cependant, il est important de considérer la situation dans son ensemble. Les circuits imprimés équipés de connecteurs FPC bon marché peuvent nécessiter un assemblage manuel sur une chaîne de montage. Enfin, vous constaterez peut-être que le coût de fabrication des circuits imprimés rigides-flexibles devient plus important lorsque votre production atteint plusieurs milliers d'unités.

Il convient également de noter que la suppression des connecteurs peut améliorer la fiabilité des signaux à haut débit. De plus, la conformité aux normes DVT vous permettra d'obtenir un produit final plus robuste, capable de résister aux tests de vibration.

Un bon produit peut tomber en panne au cours de sa durée de vie. Il est donc important de pouvoir le réparer. La réparation et le remplacement des pièces sont facilités par la présence d'un circuit imprimé flexible relié à un connecteur. C'est le cas, par exemple, des moteurs, des appareils photo, des lentilles de lecteurs CD/Blu-ray et autres circuits imprimés. Si le fabricant omet le connecteur avec le circuit imprimé flexible, l'opération peut s'avérer complexe et chronophage.

À l'inverse, les circuits imprimés rigides-flexibles sont plus fréquemment utilisés dans les produits non réparables. Dans ce cas, le produit est censé présenter un faible taux de défaillance et une grande fiabilité tout au long de sa durée de vie. Ces produits sont généralement étanches, résistants à l'eau et à la poussière, et même mécaniquement stables. Bien que leur fabrication puisse être plus coûteuse, ils sont conçus pour durer toute une vie.

Utiliser un circuit imprimé rigide-flexible

La carte de circuit imprimé d'une montre connectée nécessite presque toujours un circuit imprimé rigide-flexible. En effet, ce type de circuit imprimé élimine les connecteurs, qui constituent l'un des principaux points faibles des montres connectées et même de certains objets connectés.

Les montres connectées sont sensibles à la transpiration, au froid, à la chaleur, aux vibrations, aux mouvements répétitifs, aux chocs et à l'oxydation, ce qui peut entraîner une usure importante. Dans ce contexte, les circuits imprimés rigides-flexibles sont parfaitement adaptés car ils sont étanches, mécaniquement stables, résistants à l'eau et à la poussière. De ce fait, les montres connectées devraient présenter un faible taux de panne et une longue durée de vie.

Voici quelques éléments à prendre en compte lors de la conception de montres connectées :

● Les sections SoC et Gestion de l'alimentation sont placées dans la partie rigide du circuit imprimé.

● Les circuits imprimés flexibles sont utilisés pour la connexion à la batterie, à l'écran, aux capteurs, etc.

● Les sections RF sont sur un circuit imprimé rigide à impédance contrôlée.

● Aucun connecteur FPC n'est utilisé afin d'améliorer la fiabilité.

Utiliser un circuit imprimé flexible

Un patch ECG électronique peut tirer profit d'un circuit imprimé flexible, car il sera porté sur le thorax du patient. Le capteur ECG se connecte à un circuit imprimé flexible et pliable qui s'adapte aux contours du corps. De plus, la partie flexible doit être non toxique et fabriquée en polyimide à faible cytotoxicité. Ce patch ECG est conçu pour être jetable.

Considérations sur la conception:

● Doit réussir le test de cytotoxicité ISO10993.

● Utilisez des matériaux sans nickel sur les surfaces en contact avec le corps humain.

● Léger et flexible.

● Utilisez des matériaux peu coûteux puisqu'ils sont jetables.

De plus, d'autres dispositifs médicaux peuvent utiliser des circuits imprimés flexibles jetables, tels que les capteurs de glycémie, les bandelettes de test de grossesse et les capteurs médicaux à usage unique.

Les circuits imprimés flexibles et rigides-flexibles trouvent de nombreuses applications concrètes dans les dispositifs médicaux et les objets connectés. Cet article en présente quelques-unes, en soulignant les avantages et les inconvénients de chaque structure. Enfin, UET PCB, fabricant expérimenté de circuits imprimés et d'assemblages de circuits imprimés (PCBA), peut vous accompagner dans la fabrication de vos dispositifs médicaux et objets connectés intégrant ces circuits flexibles.