Développement d’applications pour circuits imprimés flexibles

Circuit imprimé flexible pour téléphone portable

Les modifications apportées aux téléphones entraînent des changements sur tous les circuits imprimés (PCB, printed circuit boards), en particulier lorsque plusieurs circuits imprimés flexibles sont utilisés. Tout d’abord, la légèreté et la finesse des téléphones portables poussent au remplacement des PCB rigides par des circuits imprimés flexibles. Le rapport de surface entre la zone rigide et la zone flexible utilisé dans les téléphones est d’environ 80:20, tandis qu’il sera de 20:80. En outre, le PCB rigide utilisé pour les téléphones portables est fin.PCB HDI (interconnexion à haute densité)Les téléphones portables reposant principalement sur des circuits imprimés rigides ont une épaisseur de 27 mm, tandis que ceux utilisant des circuits imprimés flexibles n’ont qu’une épaisseur de 16,8 mm.

Les circuits imprimés flexibles utilisés à différents emplacements d’un téléphone portable entraînent des structures et des exigences différentes :

• Carte de commutation à clé

La carte à interrupteurs à clé est un circuit imprimé à quatre couches d’une épaisseur inférieure à 0,3 mm. Cette partie flexible est équipée, sur la surface ne nécessitant aucune flexibilité, de composants tels que des LED et des connecteurs d’entrée/sortie, ce qui permet l’application d’un vernis épargne sur cette surface. La partie pliable de cette carte flexible à 4 couches est constituée d’un conducteur monocouche pouvant être plié en forme de « S ».

• Module d’affichage à cristaux liquides (LCM)

Le LCM se compose d’un circuit imprimé flexible LCD principal et d’un circuit imprimé flexible LCD secondaire. Le premier est une carte double face tandis que le second est une carte simple face. La puce nue et les résistances-condensateurs supplémentaires doivent être directement assemblées sur le circuit flexible pour piloter le LCD. La connexion du circuit intégré à puce nue dépend généralement de l’ACF (film conducteur anisotrope) et le circuit imprimé flexible doit être chauffé et pressé. Par conséquent, il convient d’utiliser un film de polyimide à feuille de cuivre simple face et double face, sans adhésif.

Les circuits imprimés flexibles utilisés pour les téléphones portables sont principalement en polyimide, ce qui exige qu’ils soient minces, sans adhésif et exempts d’halogènes. En outre, la résistance à la flexion des couches plaquées cuivre, plaquées nickel et plaquées or doit être améliorée, ce qui contribue à améliorer la résistance à la flexion de l’ensemble du circuit imprimé flexible.

La vague numérique stimule le développement des circuits imprimés flexibles multicouches

Au cours de la période de développement initial des dispositifs électroniques, les circuits imprimés flexibles multicouches ont été utilisés dans les ordinateurs portables, les cartes mémoire, les appareils photo, etc. Avec l’arrivée de la vague numérique, les circuits imprimés flexibles multicouches sont largement appliqués dans les écrans à cristaux liquides (LCD), les têtes optiques de DVD, les appareils photo numériques, les caméscopes numériques, etc. Par exemple, la partie de connexion d’un écran LCD est composée d’un circuit flexible à 8 couches d’une épaisseur de 0,6 mm, tandis qu’un appareil photo numérique utilise un circuit flexible à 6 couches.

La conception de circuits imprimés flexibles multicouches repose sur le concept selon lequel les composants, les connecteurs de câbles et la partie d’insertion sont combinés ensemble. Elle est généralement conçue comme un circuit de trois à dix couches dont la largeur/distance minimale de piste est de 0,075 mm/0,075 mm. Le diamètre minimal des trous métallisés est de 0,25 mm et le diamètre des pastilles de connexion est de 0,50 mm. Le circuit imprimé flexible multicouche peut également être fabriqué avec la technologie BUM (build up multilayer) et présente des caractéristiquesaveugle/enterré viadont l’ouverture est de 0,1 mm et la pastille de connexion dont l’ouverture est de 0,3 mm. Lorsque le polyimide est utilisé comme matériau de substrat, son épaisseur peut être de 25 μm ou 12 μm et les couches adhésives de connexion sont un préimprégné à base d’acide acrylique ou un préimprégné pré-imprégné.

Les principaux problèmes que le circuit imprimé flexible multicouche doit surmonter au cours du processus de fabrication incluent la recombinaison de position, la planéité de surface et la fiabilité. L’alignement des couches est un indice important pour les circuits imprimés multicouches à haute densité, et une variation de dimension a tendance à se produire en raison de la forte absorption d’humidité du polyimide utilisé comme matériau de substrat de la carte flexible ; ainsi, le traitement de stabilisation est extrêmement important avant et après le laminage. Les composants montés en surface (CMS) sont principalement utilisés dansAssemblage de PCB, nécessitant une grande planéité. Les tests de fiabilité concernant les circuits imprimés flexibles multicouches impliquent principalement des essais à haute température, à forte humidité et à haute pression, des essais de cycles de haute et basse température (-65°C à 125°C) et des essais d’impact de contrainte thermique (300°C).

Le circuit imprimé flexible multicouche combine à la fois la flexibilité de la carte souple et la capacité de prise en charge de l’assemblage des composants. De plus, il est plus fin et plus fiable quePCB flex-rigideAinsi, les circuits imprimés flexibles multicouches seront de plus en plus largement adoptés par les nouveaux produits électroniques.

Circuit imprimé flex-rigide pour l’automobile

Un véhicule automobile contient de nombreux composants électroniques, dont 250 dispositifs de commande électroniques spécialisés qui doivent tous être reliés par des circuits imprimés et des fils de connexion afin d’intégrer l’ensemble du système. Pour obtenir la miniaturisation et la fiabilité, des circuits imprimés flex-rigides doivent être utilisés dans les applications actuelles impliquant le transducteur de fonctionnement, l’unité de commande moteur, les dispositifs d’assistance au freinage, les lève-vitres électriques, le système d’entraînement et le système intelligent.

Pour répondre aux différentes exigences de performance requises par différents postes, deux types de circuits imprimés flex-rigides sont disponibles : le circuit imprimé flex-rigide à flexion multiple et le circuit imprimé flex-rigide à flexion partielle.

• Circuit imprimé flex-rigide à multi-flexibilité

Le circuit imprimé flex-rigide à multi-flexibilité utilise un film flexible en PI comme matériau de substrat, composé d’une partie rigide et d’une partie flexible.

Le circuit imprimé flex-rigide à flexibilité multiple convient aux pièces nécessitant de multiples flexions. En ce qui concerne ses performances, il convient de se concentrer sur la stabilité thermique et la stabilité dimensionnelle. De plus, le CTE doit être faible sur l’axe Z au niveau du préimprégné afin d’éviter que la paroi des trous métallisés ne se fissure sous l’impact de températures élevées. Outre le film adhésif en PI, un préimprégné FR4 sans écoulement peut également être utilisé. Lorsque du matériau PEN ou PET est employé, le circuit imprimé flex-rigide est capable d’acquérir une structure relativement stable. Pour atteindre une transmission à haute vitesse et une grande fiabilité, un matériau LCP peut également être choisi. Les circuits imprimés flex-rigides utilisant ces matériaux sont fabriqués sans nécessiter de traitement de séchage avant l’assemblage et la soudure, traitement qui doit être mis en œuvre lorsque le substrat en PI est utilisé.

• PCB flex-rigide semi-pliable

Le circuit imprimé semi-flexible rigide-flex est un type de carte qui doit être pliée lors de l’assemblage, de la retouche et de la maintenance, de sorte qu’un matériau de substrat pliable avec une faible flexibilité doit être choisi afin de réduire les coûts. Par conséquent, un substrat mince en FR-4 à base d’époxy modifié est utilisé pour remplacer le film PI. À l’instar des circuits imprimés double face ou multicouches ordinaires, le circuit imprimé semi-flexible rigide-flex accorde simplement plus d’attention à la conception du routage et à l’épaisseur de la partie pliable.

En ce qui concerne les performances des circuits imprimés flex-rigides semi-pliables, leur type typique ne comporte qu’une seule couche de conducteur et la partie flexible a une hauteur de 16 mm avec un diamètre minimal de pliage de 5 mm, capable de supporter plus de 10 cycles de flexion. L’exigence supplémentaire pour ce type de circuit imprimé flex-rigide est que la partie flexible comporte deux couches de conducteurs avec un diamètre minimal de pliage de 2 mm, capable de supporter de 10 à 20 cycles de flexion.

Circuit imprimé flexible pour boîtier CI

Le CI (circuit intégré) est produit en fabriquant des semi-conducteurs tels que le silicium et le germanium en tranches (wafers), puis en les découpant en puces qui sont ensuite intégrées dans des circuits. Le CI donne lieu à de nombreux types de boîtiers et se développe avec la miniaturisation et la haute intégration, tels que le DIP (dual in-line package), le QFP (quad flat package), le PGA (pin grid array), le BGA (ball grid array), le CSP (chip-scale package), le SiP (system in a package) et le MCP (multi-chip package) ou le MCM (multi-chip module).

Le PCB pour boîtiers de circuits intégrés, également appelé carte porteuse de CI, est une branche du PCB. Les cartes porteuses de CI sont classées en cartes inorganiques (à base céramique) et cartes organiques (à base de résine), et les cartes organiques peuvent être classées en cartes rigides et cartes flexibles. Lorsque les puces sont directement assemblées sur une carte flexible, un type de bande porteuse de CI, le COF, est généré. À mesure que les boîtiers de CI entrent dans l’ère du BGA, du CSP et du MCP, les cartes flexibles connaîtront une croissance spectaculaire.

Le circuit flexible est confronté à une haute densité et à une grande vitesse, ce qui se manifeste techniquement sous trois aspects. Premièrement, le pas de circuit devient de plus en plus réduit. Le pas de circuit minimal de la bande COF est de 30 μm (piste/espacement de 15 μm/15 μm), ce qui est rarement obtenu par la technologie d’attaque chimique du cuivre ordinaire. Par conséquent, un procédé semi-additif est généralement appliqué. Deuxièmement, la couche de vernis épargne à la surface du plot doit être plane et uniforme, adaptée au brasage par billes ou au soudage par fil d’or. Un étamage ou un placage nickel/or est généralement appliqué et une excellente couche de placage doit être choisie afin de maintenir la flexibilité. Troisièmement, le matériau du substrat doit présenter d’excellentes propriétés en haute fréquence, avec une faible constante diélectrique et de faibles pertes diélectriques.

Applications de plus en plus larges des circuits imprimés flex-rigides

Le circuit imprimé flex-rigide est composé de deux parties : une carte rigide et une carte flexible. La carte rigide est fabriquée à partir d’un matériau de substrat rigide présentant une grande résistance et difficile à plier. Les composants CMS peuvent être solidement montés sur la carte rigide, ce qui la distingue de la zone rigide d’une carte flexible multicouche, qui dépend de son épaisseur. Les problèmes auxquels les circuits imprimés rigides-flex doivent faire face incluent :

•La partie flexible est d’abord produite en sélectionnant un matériau de substrat présentant une faible absorption d’humidité et une excellente stabilité dimensionnelle. PolyimideCCL (stratifié cuivre)avec une structure à deux couches offre de meilleures performances que le CCL en polyimide avec une structure à trois couches.

•La partie rigide est principalement constituée d’un substrat FR4. La connexion entre la partie rigide et la partie flexible est réalisée par l’application de préimprégné. Pour empêcher la résine époxy de déborder sur la partie flexible, on utilise un matériau pré-imprégné avec peu ou pas d’écoulement de résine époxy.

Contactez PCBCart pour des demandes efficaces de fabrication de circuits imprimés flex-rigides

PCBCart fabrique des circuits imprimés flex-rigides depuis de nombreuses années. Vous êtes les bienvenus pourcontactez-nouspour discuter de votre projet de circuit imprimé flex-rigide ou cliquer sur le bouton ci-dessous pour demander le prix d’un circuit imprimé flex-rigide.

Demander un devis de fabrication de circuits imprimés flex-rigides

Ressources utiles
•Introduction et services de fabrication de circuits imprimés flex-rigides
•Applications des circuits imprimés flex-rigides
•Rationalisez l’assemblage et améliorez la fiabilité grâce aux circuits imprimés flexibles et flex-rigides