1. Déterminer le mouvement en premier
Tout le reste découle d'une question : la courbure est-elle ponctuelle ou continue ?
Statique (forme unique) : la nappe est mise en forme lors de l'assemblage et fixée. La conception doit résister à l'installation, et non aux mouvements liés à la maintenance.
Dynamique : la nappe se déplace lors de son utilisation (charnière, mécanisme coulissant, tête mobile). Le cuivre subit des millions de cycles.
Les versions statique et dynamique d'un même circuit sont des produits différents : cuivre différent, rayon de courbure différent, parfois une construction différente. Prendre cette décision tardivement est l'erreur la plus coûteuse dans la conception de nappes flexibles.
2. Choisir la construction
Nappe flexible simple face : une seule couche de cuivre, la plus simple et la moins chère, adaptée à une courbure statique.
Nappe flexible double face : deux couches de cuivre, permet le croisement des conducteurs et une impédance contrôlée, et nécessite des trous métallisés qui doivent rester hors de la zone de courbure.
Nappe flexible multicouche : jusqu'à 12 couches, pour les circuits denses qui doivent également se déplacer. - Rigid-flexible : lorsque les deux faces de la carte supportent des composants. En règle générale, le CMS simple face convient à une conception entièrement flexible ; le CMS double face correspond généralement à une conception rigide-flexible, les composants reposant alors sur des sections rigides.
3. Cuivre : type, poids et sens du grain
Le cuivre est le premier matériau à céder sous contrainte de flexion.
Le cuivre recuit laminé (RA) est ductile et privilégié pour les circuits soumis à des flexions répétées. Le cuivre électrodéposé (ED) est plaqué, plus dur et plus cassant ; il est acceptable pour les flexions statiques et moins coûteux.
Poids : la plage courante est de 14 à 57 g (0,5 à 2 oz). Lors d'une flexion dynamique, plus le cuivre est fin, mieux c'est : un cuivre de 28 g (1 oz) subit beaucoup moins de contraintes qu'un cuivre de 57 g (2 oz) à rayon de courbure égal.
Sens du grain : il est important de le préciser et de l'orienter parallèlement à la ligne de pliure, et non perpendiculairement. - Les plans de cuivre massifs dans la courbure sont quadrillés autant que possible, ce qui permet au film de fléchir au lieu de résister.
4. Règles pour la zone de courbure
Pas de trous métallisés traversants, pas de raidisseur et pas de fenêtre de revêtement à l'intérieur de la courbure.
Les conducteurs traversent la courbure à angle droit, jamais parallèlement.
Formes en goutte d'eau et transitions douces aux plots ; pas d'angles vifs ni de jonctions abruptes.
Cuivre équilibré autour de l'axe neutre : les couches directement opposées sont soumises à une tension à chaque cycle.
Le rayon de courbure est défini dans la DFM, ainsi que l'angle de pliage et le nombre de cycles.
5. Revêtement, et non masque de soudure
Un conducteur flexible est recouvert d'un film laminé plutôt que d'un masque imprimé. Deux conséquences :
Concevez-le comme une couche à part entière, de la même manière qu'une couche de masque, avec des ouvertures permettant le pincement de l'adhésif et les tolérances de découpe.
Réalisez des ouvertures généreuses. Une fenêtre trop étroite laisse de l'adhésif sur le plot ; Un espacement trop faible expose la piste adjacente et crée des ponts lors de l'assemblage.
6. Renforts aux endroits où la pièce ne doit pas bouger
Les extrémités des connecteurs, les zones de composants et tout élément fixé par serrage ou vissage nécessitent un renfort. Règles pratiques :
Placez-le du côté opposé aux composants qu'il supporte, sauf si un connecteur traversant nécessite un accès de l'autre côté.
Choisissez le matériau approprié : PI pour les extrémités des connecteurs et les contacts ZIF, PET pour les zones sensibles au coût, FR-4 pour une section véritablement rigide, acier inoxydable lorsqu'une pièce fine et rigide est requise.
Spécifiez l'épaisseur totale (renfort + adhésif + flexible), car c'est ce que perçoit le connecteur.
7. Le plan de fabrication fait partie intégrante de la conception
Indiquez le matériau et l'épaisseur de base, le type et le grammage du cuivre, l'épaisseur et les ouvertures de la couche de recouvrement, le matériau, l'épaisseur et le côté du renfort, la ligne et le rayon de courbure, le sens du grain, les valeurs cibles d'impédance et la classe d'acceptation.
Un panneau flexible comporte plus de variables qu'un panneau rigide, et le fabricant qui doit en anticiper certaines se trompera au moins une fois.
8. Le coût et le délai de livraison sont liés au processus
La fabrication d'un panneau flexible est plus longue que celle d'un panneau rigide : manipulation de couches minces, chimie de perçage et de métallisation différente, et travail manuel sur la couche de recouvrement et les raidisseurs. Un panneau flexible bicouche nécessite généralement quelques jours ouvrables, et les panneaux comportant un plus grand nombre de couches ou les sections hybrides rigide-flexible prennent plus de temps car l'empilement est planifié pour chaque commande et non selon une recette standard.
C'est aussi pourquoi le panneau flexible coûte plus cher au mètre carré que le FR-4 : le matériau, la manipulation et le rendement convergent.
9. Tester le pliage, pas la fiche technique
Les tableaux de rayons de pliage constituent un point de départ. La valeur réelle provient du pliage de la structure réelle au rayon réel, pour le nombre de cycles réel ; c'est pourquoi le prototype doit utiliser le même matériau que la production.
Si la conception ne peut être validée par l'analyse, qualifiez-la par des tests : un gabarit de pliage et un comptage des cycles sont moins coûteux qu'un retour sur site.
Les limites de construction sont sur le page PCB flexible et le page de capacités; les règles spécifiques aux structures rigides et flexibles se trouvent dans le note rigide-flexible, et les modes de défaillance dans le Note sur le problème de flexibilité.
