Avec les circuits imprimés rigides-flexibles, l'avenir de l'électronique est à la fois flexible et robuste. Nous connaissons tous plus ou moins les circuits imprimés (PCB). Comme vous le savez, PCB signifie « circuit imprimé ». Notre monde évolue constamment. Les consommateurs recherchent des appareils électroniques toujours plus pratiques. Cette forte demande a engendré différents types de circuits imprimés : rigides, flexibles et rigides-flexibles.
Les circuits imprimés rigides-flexibles comportent à la fois des parties fixes et flexibles. Vous pouvez ainsi profiter simultanément des avantages des deux technologies. De ce fait, ce type de circuit imprimé offre de nombreuses possibilités pour la création de dispositifs électroniques uniques. Cet article présente les principes fondamentaux de ce type de circuit imprimé. Nous nous concentrerons principalement sur sa fabrication. Afin de simplifier les explications, nous détaillerons le processus étape par étape.
Qu'est-ce qu'un PCB rigide-flexible ?
Un circuit imprimé rigide-flexible est un type de circuit imprimé. Comme son nom l'indique, il combine les caractéristiques des circuits rigides et flexibles. Il est donc possible de le plier tout en conservant sa partie rigide. Grâce à cette double propriété, le circuit imprimé rigide-flexible est privilégié dans de nombreuses applications.
La construction des circuits imprimés rigides-flexibles est similaire à celle des circuits imprimés rigides et flexibles. La partie flexible est constituée d'une base en polyamide, tandis que la partie rigide est composée de circuits imprimés FR4. La fabrication du circuit imprimé assure la connexion de ces couches par des trous métallisés traversants (PTH).
Les circuits imprimés rigides-flexibles sont largement utilisés dans de nombreux domaines. On les retrouve notamment dans l'électronique grand public, les dispositifs médicaux, les systèmes automobiles, etc. Parmi les produits typiques, citons les smartphones, les tablettes, les ordinateurs portables, les systèmes de navigation automobile et les systèmes de contrôle.
Pourquoi les circuits imprimés rigides-flexibles sont-ils si populaires dans l'industrie électronique ?
Plusieurs raisons expliquent la popularité des circuits imprimés rigides-flexibles dans l'industrie électronique. Comme vous le savez, ils combinent les caractéristiques des circuits imprimés rigides et flexibles. L'association de ces caractéristiques vous offre les avantages suivants.
#1 Gain de place
L'avantage principal d'un circuit imprimé rigide-flexible réside dans son faible encombrement. Généralement, sa structure tridimensionnelle permet de le plier ou de le courber à volonté. De plus, il est possible de l'intégrer directement à un appareil pour en réduire la taille. Ainsi, l'appareil devient plus léger et plus compact.
#2 Flexibilité de conception
Les circuits imprimés rigides-flexibles offrent une flexibilité de conception remarquable. Ils peuvent être façonnés pour s'adapter à des géométries complexes. Plus important encore, ces circuits imprimés permettent une flexion dynamique. Comme vous le savez, cette caractéristique est essentielle pour les pièces mobiles. Ainsi, un circuit imprimé rigide-flexible permet de concevoir ces pièces mobiles plus efficacement.
#3 Connexion fiable
Un autre avantage important réside dans la fiabilité de la connexion entre les composants. L'utilisation d'un circuit imprimé rigide-flexible élimine le besoin de connecteurs et de câbles, ce qui simplifie considérablement le branchement. On obtient ainsi une connexion parfaitement fiable.
#4 Assemblage simple
Le circuit imprimé rigide-flexible simplifie l'assemblage. Nécessitant moins de composants et de connexions, il permet un montage rapide. Sa facilité d'installation réduit considérablement le risque d'erreur.
#5 Performances améliorées
Un circuit imprimé rigide-flexible peut gérer les signaux haute fréquence avec moins d'interférences. Sa conception intégrée réduit le besoin de connecteurs. De plus, ces circuits imprimés permettent des assemblages simples. L'ensemble de ces avantages se traduit par une résistance électrique plus faible et de meilleures performances globales.
#6 Longue vie
Un circuit imprimé flexible-rigide permet de résoudre les problèmes de contact et de surchauffe causés par les câbles et les connecteurs. De ce fait, la fiabilité des composants s'en trouve considérablement améliorée. De manière générale, les circuits imprimés flexibles-rigides ont une longue durée de vie. Leur conception robuste leur permet de se plier et de se déformer à répétition. Il est essentiel de veiller au choix judicieux de la conception et des matériaux lors de la fabrication de circuits imprimés.
Processus de fabrication de circuits imprimés rigides-flexibles : un processus détaillé étape par étape
La fabrication des circuits imprimés rigides-flexibles comprend plusieurs étapes. Du fait de la combinaison des propriétés rigides et flexibles de ces circuits, les étapes de fabrication sont également détaillées. UETCB UETPCB garantit en permanence une fabrication de circuits imprimés de qualité supérieure. C'est pourquoi ses circuits imprimés rigides-flexibles répondent aux normes internationales.
Étape n° 1 : Conception et simulation de circuits imprimés rigides-flexibles
La première étape consiste à concevoir la carte rigide-flexible. Altium et Cadence sont couramment utilisés pour la conception de circuits imprimés. Lors de la conception de l'empilement des couches, les transitions flexibles-rigides et le placement des composants sont primordiaux. Après la conception, nous simulons également le produit complet. Nous vérifions la qualité du signal, la chaleur générée et les contraintes mécaniques.
Étape n° 2 : Préparation du matériau de base pour circuit imprimé flexible
La qualité d'un circuit imprimé flexible dépend fortement de son matériau de base, une fine couche de polymère flexible. Le polyamide est souvent utilisé comme matériau de base pour les circuits imprimés flexibles, mais le PET peut également convenir.
Le matériau de base est d'abord nettoyé et préparé pour la production de circuits imprimés flexibles. Des adhésifs sont ensuite utilisés pour coller la feuille de cuivre sur la surface.
Étape n° 3 : Génération de motifs pour circuit imprimé flexible
Comme son nom l'indique, cette étape consiste à créer un motif sur un circuit imprimé flexible. Dans ce cas, il est nécessaire de connaître la photolithographie.
La photolithographie est le procédé de fabrication de circuits imprimés flexibles. Elle exige une grande précision, sous peine de court-circuit ou de surchauffe. Ce procédé utilise deux techniques : le dépôt de film mince et la gravure chimique. La gravure chimique permet d'éliminer le cuivre superflu et d'obtenir un motif précis.
Étape n° 4 : Application d'un film de protection sur circuit imprimé flexible
Après la photolithographie, nous appliquons une couche de protection ou un masque de soudure sur le circuit imprimé flexible. Un processus de polymérisation est également nécessaire pour garantir une adhérence et une protection optimales. Une fois cette étape terminée, les circuits imprimés flexibles sont envoyés au laboratoire de test. Après les tests, ils sont prêts à être recouverts par le circuit imprimé rigide.
Étape n° 5 : Préparation du matériau de base pour circuit imprimé rigide
Cette étape prépare également le support pour les circuits imprimés rigides, comme les circuits imprimés flexibles. Le FR-4 est très couramment utilisé pour cette application. Nous nettoyons et préparons également le support pour le cuivrage.
Le cuivrage est un procédé qui consiste à déposer une fine couche de cuivre sur la surface du matériau de base. UTPCB accorde une attention toute particulière à cette étape. Une préparation rigoureuse garantit la qualité du circuit imprimé.
Étape n° 6 : Génération du motif du circuit imprimé rigide
Tout comme les circuits imprimés flexibles, les circuits imprimés rigides subissent également un processus appelé photolithographie. Comme vous le savez, cette étape est essentielle au bon fonctionnement des circuits imprimés rigides. UETCB Des contrôles qualité sont systématiquement effectués à cette étape afin de prévenir les erreurs. Une fois les tests terminés, notre circuit imprimé rigide est prêt pour le dépôt des couches.
Étape n° 7 : Superposition flexible-rigide
Cette étape combine les circuits imprimés flexibles et rigides, d'où le nom de circuit imprimé rigide-flexible. On commence par aligner et stratifier les couches flexibles et rigides. Ensuite, on applique une forte pression et de la chaleur pour les lier solidement. On fixe ensuite une partie spécifique du circuit imprimé flexible selon notre conception.
Étape n° 8 : Forage mécanique
Le perçage permet d'assurer l'interconnexion des composants lors de la fabrication de circuits imprimés. La plupart du temps, nous utilisons des perceuses à commande numérique (CNC) à cette fin. Afin de garantir un positionnement précis, nous employons également des outils de mesure de haute précision.
Après le perçage, nous vérifions la précision du trou. Ensuite, nous nettoyons les débris et les bavures à l'aide d'air comprimé et de brosses.
Étape n° 9 Placage des trous traversants
Le PTH (Plaquage Traversant), ou métallisation de trous, crée un chemin conducteur entre les couches. Lors des étapes précédentes, nous avons percé et créé des trous. Pour réaliser le PTH, nous utilisons un dépôt de cuivre autocatalytique, qui rend la paroi interne du trou conductrice. Une fois terminé, nous rinçons et séchons la surface pour éliminer les résidus chimiques.
Étape n° 10 : Génération de modèles externes
Dans cette étape, nous allons créer la couche externe du circuit imprimé rigide-flexible. Nous utiliserons à nouveau la photolithographie pour réaliser les motifs externes. Pour des motifs précis, nous emploierons la technique de gravure.
Étape n° 11 : Masque de soudure
Le rôle principal d'un vernis épargne est de protéger le circuit imprimé contre l'oxydation. Il s'agit d'une fine couche de polymère de couleur verdâtre. On l'appelle aussi « vernis de protection » ou « couche d'arrêt de soudure ».
Nous utilisons la sérigraphie pour appliquer un masque de soudure sur les circuits imprimés. Ensuite, nous le polymérisons sous lumière UV pour le durcir.
Étape n° 12 : Finition de surface
Nous réalisons des finitions de surface de différentes manières. Le choix dépend principalement du type de circuits imprimés. Nous utilisons fréquemment l'OSP, l'ENIG, l'argenture par immersion, l'étamage par immersion, l'or dur et l'or mou.
Étape n° 13 Fraisage
Cette étape est nécessaire pour créer les découpes et les fentes destinées aux composants. Nous utilisons principalement le fraisage CNC pour usiner et découper les circuits imprimés selon les formes requises.
Étape n° 14 : Formation
Enfin, nous procédons aux dernières étapes de mise en forme pour respecter les spécifications de conception. Une fois ces étapes terminées, nous transférons notre circuit imprimé rigide-flexible au laboratoire de test. Après validation des tests, la fabrication du circuit imprimé rigide-flexible est achevée.
Questions fréquemment posées
Quelle est la différence entre un circuit imprimé rigide-flexible et un circuit imprimé flexible ?
Un circuit imprimé rigide-flexible combine les caractéristiques des circuits imprimés rigides et flexibles. Seuls les circuits imprimés rigides sont fixes et immobiles. Ils sont plus simples et plus épais que les circuits imprimés flexibles. À l'inverse, les circuits imprimés flexibles sont fins et pliables. Le circuit imprimé rigide-flexible est à la fois flexible et robuste.
Quel matériau est utilisé dans les circuits imprimés rigides-flexibles ?
Les circuits imprimés rigides-flexibles, combinant deux types de circuits imprimés, utilisent deux matériaux : le polyimide pour les circuits flexibles et le FR-4 pour les circuits rigides. Cette combinaison leur confère une plus grande durabilité.
Quels sont des exemples de structures rigides-flexibles ?
Les circuits imprimés rigides-flexibles sont omniprésents. Smartphones, appareils photo numériques et robots sont des exemples d'appareils portables. De nombreuses pièces mobiles des machines industrielles nécessitent ces circuits imprimés. On les retrouve également dans des milliers d'applications, notamment dans l'automobile et l'aéronautique.
Résumé
La fabrication de circuits imprimés rigides-flexibles comprend plusieurs étapes. Elle commence par la conception et la simulation de l'ensemble du circuit imprimé. Ensuite, les circuits imprimés rigides et flexibles sont fabriqués séparément. Enfin, à l'étape 7, les couches sont superposées sur ces deux circuits imprimés.
Les étapes 8 et 9 créent différents trous dans le circuit imprimé. L'étape 10 génère le motif externe. Pour protéger ce motif, l'étape 11 crée le vernis épargne. L'étape 12 assure la finition de surface, tandis que les étapes 13 et 14 finalisent la structure de la carte.
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