Les circuits imprimés (PCB) sont depuis des décennies l’épine dorsale des appareils électroniques, servant de base électrique et structurelle à tout, des téléphones portables aux véhicules électriques. Traditionnellement, il s’agit de cartes rigides vertes en FR4 ignifugé qui assurent certaines des tâches les plus cruciales, telles que la commutation, la détection et le contrôle. Mais avec l’inexorable poussée des besoins électroniques — miniaturisation, flexibilité accrue et amélioration des performances — la vedette est passée à une technologie révolutionnaire : l’assemblage de circuits imprimés flexibles (Flex PCB Assembly). Cette nouvelle technologie offre une flexibilité et une fonctionnalité accrues par rapport aux PCB traditionnels et convient à de nombreuses applications modernes. Dans cet article, nous expliquerons ce qu’est l’assemblage de circuits imprimés flexibles, ses avantages, ses principaux procédés et son rôle de plus en plus important dans divers secteurs.
Comprendre l’assemblage de circuits imprimés flexibles
Circuits imprimés flexibles, qui sont le plus souvent reconnaissables à leur teinte ambrée ou orangée caractéristique due à la base en polyimide, sont conçus pour être flexibles, par opposition à leurs équivalents rigides. Les circuits imprimés flexibles représentent une avancée majeure pour les applications critiques en termes d’espace et de poids, où la liberté de conception n’est tout simplement pas possible avec les cartes rigides traditionnelles.
L’assemblage de circuits imprimés flexibles (PCBA) est la procédure complexe consistant à placer des composants électroniques sur de tels substrats flexibles. Il peut en résulter des cartes simple face ou double face, prenant en charge une variété de composants électroniques. Les substrats utilisés, principalement le polyimide, le polyester ou le PTFE (polytétrafluoroéthylène), sont choisis en raison de leur résistance thermique et de leur flexibilité. Le polyimide, en particulier, est apprécié dans les applications de brasage par refusion en raison de ses performances sous des conditions de stress thermique. Toutes les couches d’un PCB flexible sont nécessaires ; la couche de cuivre, gravée pour former le circuit requis, est laminée sur le matériau de base, avec un vernis épargne flexible ou un film de recouvrement en polyimide par-dessus afin de prévenir l’oxydation dans la plupart des situations.
Avantages de l’assemblage de circuits imprimés flexibles
Gain de place et légèreté : Pliables et flexibles, les circuits imprimés flexibles (Flex PCB) peuvent être intégrés dans des appareils compacts sans les contraintes des circuits imprimés rigides. Les PCBA flexibles peuvent réduire la taille et le poids de plus de 50 %, ce qui en fait un élément indispensable dans des appareils tels que les smartphones, les tablettes et les systèmes de plus en plus complexes.automobileet des systèmes aérospatiaux.
Résistance accrue :Les circuits imprimés flexibles peuvent supporter de nombreux plis tout au long de leur cycle de vie et résistent mieux aux contraintes mécaniques que les cartes conventionnelles. Ce type de robustesse est particulièrement important dans les systèmes soumis à des vibrations et à des charges mécaniques dynamiques.
Gestion thermique amélioréeParmi les défis récurrents en électronique figure le problème de la dissipation thermique. Grâce à une conductivité thermique supérieure à celle des substrats rigides FR4, les circuits imprimés flexibles offrent une meilleure dissipation de la chaleur, ce qui est essentiel dansapplications haute performance.
Flexibilité esthétique :Outre les avantages techniques, les circuits imprimés flexibles offrent également des atouts esthétiques. Grâce à leur capacité à être conçus dans des formes variées, ils peuvent désormais être intégrés discrètement dans les produits, des minuscules caméras automobiles aux appareils électroniques grand public ultrafins.
Processus clés dans l’assemblage de circuits imprimés flexibles
L’assemblage de circuits imprimés flexibles est un processus long, et chaque étape exige une attention méticuleuse aux détails afin d’en maximiser les avantages.
Conception et prototypage :Il doit y avoir une phase de conception robuste visant à effectuer des tests de fiabilité poussés sous contraintes thermiques et mécaniques, en tenant compte de la nature fine et flexible des cartes.
Application de pâte à souder : Pâte à braserest appliqué après le pré-cuisson du substrat en polyimide pour expulser l’humidité. L’application doit être effectuée avec soin afin de maintenir la cohérence entre les motifs de la carte et d’éviter des défauts tels qu’un excès de pâte ou un décalage de celle-ci.
Pick-and-Place :Des équipements à grande vitesse sont utilisés, les composants étant chargés sur les cartes par des systèmes guidés par vision afin de garantir un alignement correct. Les circuits imprimés flexibles sont sujets à certains défauts de procédé, et un traitement approprié doit être effectué à cette étape.
Refusion de soudure :Un support de conception spécialisé maintient le circuit imprimé flexible pendant le brasage par refusion, au cours duquel les composants sont soudés à l’aide de la chaleur. La faible masse thermique des circuits imprimés flexibles nécessite une optimisation rigoureuse afin de contrôler efficacement l’exposition à la chaleur durant la refusion.
Inspection automatisée :Avancéinspection optique automatisée (AOI)etinspection radiographique automatisée (AXI)sont effectués pour détecter les problèmes de mauvais positionnement ou de soudure, garantissant la qualité et l’intégrité de l’assemblage avant le test final du produit.
Test :La phase finale garantit la fonctionnalité grâce à des tests en circuit outest par sonde mobile, avec des solutions configurables pour répondre aux besoins de production à faible et à fort volume.
Applications de l’assemblage de circuits imprimés flexibles
L’assemblage de circuits imprimés flexibles (Flex PCB Assembly) transforme le monde de l’électronique moderne en offrant de nouvelles applications et de nouveaux designs. Son utilisation augmente dans différents secteurs, tels que :
Électronique grand public :Les circuits imprimés flexibles facilitent la tendance vers des appareils plus fins et plus légers en toute simplicité, ce qui est crucial pour répondre aux profils fins et légers exigés par l’électronique grand public moderne.
Automobile :À mesure que des voitures technologiquement plus avancées sont fabriquées, les circuits imprimés flexibles sont de plus en plus nécessaires, utilisés dans une gamme d’applications allant des systèmes d’infodivertissement aux équipements de sécurité comme les capteurs LIDAR.
Dispositifs médicaux :La grande flexibilité et la fiabilité des circuits imprimés flexibles s’adaptent bien aux environnements rigoureux dedispositifs médicaux, qui les utilisent dans des applications allant des dispositifs portatifs de surveillance médicale aux dispositifs implantables.
Aérospatiale et Défense :En raison de leur grande fiabilité et de leur tolérance aux chocs vibratoires, les circuits imprimés flexibles jouent un rôle crucial dans l’environnement de fonctionnement rigoureux des technologies aérospatiales et de défense.
L’assemblage de circuits imprimés flexibles (Flex PCB Assembly) n’est pas seulement une innovation, mais un véritable changement de paradigme dans la manière dont les dispositifs électroniques sont imaginés, conçus et fabriqués. Sa large gamme d’avantages en termes de flexibilité, de format réduit, de fiabilité et d’efficacité thermique en fait un facteur clé pour l’avenir de l’électronique.
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