Un circuit flexible porte le même conducteur qu'une carte rigide sur un support qui se plie — polyimide, Kapton ou PET, assez fin pour se replier dans l'espace que le produit occupe déjà. Il remplace un faisceau de fils, les connecteurs à chaque extrémité et le temps d'assemblage qui va avec, ce qui explique que les téléphones, les modules caméra, les objets connectés et les dispositifs médicaux se construisent en flex.
Ce qu'un circuit flexible remplace
- Faisceaux et connecteurs — un seul circuit plat remplace le harnais de câbles et ses deux connecteurs d'accouplement, en supprimant les jonctions qui cèdent en premier dans un produit mobile.
- Volume et poids — un support de 12,5–50 µm avec un film de protection de 12–25 µm pèse une fraction d'un câble rond équivalent et n'occupe pas plus de place que sa propre épaisseur.
- Temps d'assemblage — le flex se pose et se soude comme n'importe quel composant : une section peuplée qui était câblée à la main arrive en une seule pièce.
- Liberté géométrique — le circuit peut être routé en trois dimensions, plié et fixé au boîtier par un adhésif sensible à la pression.
Matériaux et renforts
Le PI, le PET et le Kapton couvrent l'essentiel des fabrications et se collent sur du FR-4 là où une section doit être rigide. Lorsqu'un connecteur ou un composant a besoin d'une surface plane, des renforts en PI, PET, FR-4 ou acier inoxydable sont stratifiés, et l'épaisseur du renfort se choisit avec le système adhésif pour que la pièce finie ne se vrille pas. Le cuivre va de 0,5 à 2 oz, et la finition est ENIG, étain par immersion, OSP ou encre carbone.
Quand un circuit flexible est le bon choix
Un flex mérite sa place lorsque la liaison doit bouger, ou lorsque le boîtier ne laisse pas la place pour une carte, un connecteur et la couche d'air entre les deux. Pour un ensemble qui ne bouge jamais, ce n'est pas le bon outil : une carte FR-4 rigide avec un seul connecteur est plus raide, plus facile à retoucher et moins chère à la pièce, et une courte liaison d'alimentation reste mieux servie par un harnais que par un circuit plié en place.
Les trois constructions répondent à des questions différentes. Un flex simple couvre une liaison mobile ; un flex avec renforts couvre une liaison qui se termine dans un connecteur ou qui porte quelques composants ; une pièce rigide-flexible est retenue lorsque la même référence doit tenir des composants à pas fin sur une section qui ne peut pas se plier. Quand la zone de pliage et les composants sont éloignés, deux pièces réunies par un connecteur coûtent généralement moins qu'une seule pièce rigide-flexible.
Le prix suit la surface du panneau et le nombre de couches, non la forme du contour : un circuit court qui se plie une fois dans un petit panneau coûte donc moins qu'un long qui serpente dans le boîtier — et cette décision se prend à la conception, avant la demande de devis.
Les règles de conception qui décident du rendement
La largeur de ligne et l'espacement minimaux sont de 0,002″ (3 mil) et le plus petit trou de 0,006″ — plus fin que ce dont la plupart des conceptions à câbles ont besoin, mais c'est la zone de pliage qui décide si un flex survit. Les conducteurs traversent le pli à angle droit au lieu de le suivre, la métallisation reste hors de la zone de flexion, les ouvertures du film de protection sont placées loin du pli, et le rayon de courbure minimal est arrêté en DFM pour que le cuivre ne soit pas comprimé au-delà de sa limite. L'impédance est tenue à ±10 % là où la conception est à impédance contrôlée, et des constructions HDI ou rigide-flex sont utilisées quand le même circuit doit aussi porter des composants à pas fin.
Où un circuit flexible échoue en service
La plupart des retours sur circuit flexible se ramènent à quatre points, et chacun se règle sur le plan ou sur la gamme de fabrication, non en inspectant plus fort en fin de ligne :
- Fatigue du cuivre au pliage — un conducteur plié de façon répétée s'écrouit et fissure au bord de la piste ; une pliure dynamique est donc spécifiée en cuivre laminé-recuit et le rayon de courbure est arrêté au DFM.
- Décollement du film de protection au bord d'une fenêtre — l'adhésif flue à la stratification ; les fenêtres et les bords de renfort sont donc placés à l'écart du pliage et le recouvrement du film est écrit sur le plan.
- Pastille de connecteur arrachée après accouplement — le renfort doit dépasser la rangée de pastilles et son épaisseur est arrêtée avec le plan du connecteur ; un renfort trop court passe le premier article et lâche sur le terrain.
- Cloquage après refusion — le polyimide reprend l'humidité ; les panneaux sont donc étuvés avant l'assemblage et maintenus au sec jusqu'au démarrage du profil, avec un profil de refusion réglé pour une pièce mince à faible masse thermique.
Où sont utilisés les circuits flexibles
Appareils mobiles et objets connectés, modules caméra et batterie, sondes et patchs de surveillance des équipements médicaux, imprimantes et têtes mobiles du contrôle industriel, et sections antenne et RF des équipements de télécommunications. Lorsqu'une section rigide est nécessaire pour le connecteur ou le processeur, un PCB rigide-flex réunit les deux moitiés sous une seule référence.
Obtenir un devis
Envoyez le jeu de Gerber avec le nombre de couches, le matériau de base, le poids de cuivre, la taille du renfort et le rayon de courbure que la pièce doit supporter. L'assemblage tourne dans la même usine, donc un flex entièrement peuplé se chiffre comme une seule commande ; les limites process sont sur la page capacités et les certificats délivrés sur la page des certifications.
Les circuits flexibles qui continuent en assemblage sont chiffrés avec la fabrication, le sourcing et l'intégration sur la page assemblage PCB en Chine.
