Un circuit imprimé rigide-flexible est un nouveau type de circuit imprimé qui combine la robustesse d'un circuit imprimé rigide et la flexibilité d'un circuit imprimé flexible (FPC). Parmi tous les types de circuits imprimés, les circuits imprimés rigides-flexibles offrent la meilleure résistance aux environnements difficiles, ce qui explique leur popularité auprès des fabricants d'équipements de contrôle industriel, médicaux et militaires. WonderfulPCB augmente progressivement la part des circuits imprimés rigides-flexibles dans sa production totale.
Les circuits imprimés rigides-flexibles présentent l'avantage de combiner les excellentes propriétés des circuits imprimés rigides et flexibles. Ils peuvent être pliés, courbés et permettent un gain de place, tout en autorisant le soudage complexe de composants. Comparés aux câbles traditionnels, ils offrent une durée de vie plus longue, une stabilité accrue et une moindre sensibilité à la rupture, à l'oxydation ou au détachement, améliorant ainsi considérablement les performances des produits. Cependant, les circuits imprimés rigides-flexibles présentent certains inconvénients : leur production implique de nombreuses étapes, leur fabrication est complexe, leur rendement est faible, ils nécessitent d'importantes quantités de matériaux et de main-d'œuvre, ce qui les rend coûteux et allonge leur cycle de production.
Quelles sont les applications du flex-rigide PCB?
1. Usage industriel – Ce secteur comprend des applications dans des domaines tels que le militaire et le médical. La plupart des composants industriels exigent précision, sécurité et durabilité, ce qui confère aux circuits imprimés rigides-flexibles les propriétés suivantes : haute fiabilité, haute précision, faibles pertes d’impédance, excellente qualité de transmission du signal et grande durabilité. Cependant, la complexité du processus de fabrication limite les volumes de production et le prix unitaire est relativement élevé.
2. Téléphones mobiles – Les applications courantes des PCB rigides-flexibles dans les téléphones mobiles comprennent la charnière des téléphones pliables, les modules de caméra, le clavier et les modules RF.
3. Électronique grand public – Dans le domaine des produits grand public, les appareils photo numériques (DSC) et les caméscopes numériques (DV) sont des exemples représentatifs de dispositifs qui stimulent le développement des circuits imprimés rigides-flexibles. Ils permettent de connecter différentes cartes et composants rigides en trois dimensions, augmentant ainsi la surface utile totale du circuit imprimé tout en conservant la même densité de circuits. Ceci améliore la capacité des circuits et réduit les limitations de transmission du signal ainsi que les taux d'erreur d'assemblage. De plus, grâce à leur légèreté, leur finesse et leur flexibilité, les circuits imprimés rigides-flexibles contribuent à réduire la taille et le poids des produits.
4. Automobile – Dans les véhicules, les PCB rigides-flexibles sont utilisés dans des applications telles que la connexion des boutons du volant à la carte mère, la liaison des écrans et des panneaux de commande dans les systèmes vidéo du véhicule, la commande des boutons sur les panneaux de porte de la voiture, les systèmes d'imagerie radar de recul, les capteurs (qualité de l'air, température, humidité et contrôle des gaz spéciaux), les systèmes de communication, la navigation par satellite, les panneaux de commande des sièges arrière et les systèmes de détection de véhicules externes.
Points clés de la fabrication de circuits imprimés rigides-flexibles
La création et le développement des circuits imprimés flexibles (FPC) et des circuits imprimés rigides (PCB) ont donné naissance aux circuits imprimés rigides -flexibles, obtenus par l'association de circuits imprimés flexibles et rigides grâce à des procédés tels que la lamination. Le point clé de la fabrication des circuits imprimés rigides-flexibles réside dans le processus de lamination, notamment à la jonction entre les sections flexibles et rigides. Si les procédés de lamination pour circuits imprimés flexibles ou FPC individuels sont bien maîtrisés, leur intégration dans les circuits imprimés rigides-flexibles demeure un défi pour les fabricants.
- L'utilisation de machines de laminage sous vide garantit une pression et une température continues pour une adhérence et une liaison optimales des matériaux.
- Des matériaux de recouvrement appropriés doivent être sélectionnés : un revêtement souple peut présenter des traces et des motifs métalliques sur la surface, tandis qu'un matériau trop dur peut provoquer une sous-pression et des bulles.
Défis de la fabrication de circuits imprimés rigides-flexibles
Les circuits imprimés flexo-rigides impliquent des processus complexes, et certaines technologies et défis clés sont difficiles à maîtriser. Les différences de structure et de matériau entre les cartes flexibles et rigides entraînent des différences significatives de stabilité dimensionnelle, rendant le choix de matériaux adaptés crucial pour un alignement correct.
Pour la section flexible :
- Les matériaux souples doivent être guidés à travers la ligne de production à l'aide d'une plaque de support pour éviter les bourrages et le gaspillage.
- La manipulation précise des couches individuelles est essentielle pour l'alignement, notamment en raison de la sensibilité des matériaux polyimides aux solutions alcalines fortes, qui peuvent provoquer un gonflement.
- La qualité de la stratification peut être améliorée en utilisant des matériaux tampons appropriés tels que des films en polypropylène ou des feuilles de PTFE pour améliorer la liaison entre les couches.
Pour la section rigide :
- Assurer une direction uniforme du grain du tissu en fibre de verre et éliminer les contraintes thermiques pendant la stratification pour éviter le gauchissement.
- Contrôle de l'expansion et de la contraction lors du laminage, notamment pour les sections flexibles.
- Les fenêtres flexibles peuvent être traitées à l'aide de méthodes de pré-fraisage ou de post-fraisage, en fonction de la structure et de l'épaisseur du panneau.
Impact de la hausse des prix des matières premières sur les coûts des circuits imprimés rigides-flexibles
Depuis septembre 2020, les prix des CCL (laminés plaqués cuivre) ont fortement augmenté, en raison d'une pénurie de matières premières et d'une forte demande en aval. La hausse du coût des matières premières, notamment du cuivre, de la fibre de verre et de la résine, a fait grimper les prix des CCL jusqu'à 100 %. Cependant, cette hausse a eu un impact relativement faible sur les coûts des circuits imprimés flexo-rigides, car les coûts des matériaux représentent une part plus faible du coût total que ceux des circuits imprimés classiques.
Points de contrôle qualité dans la fabrication de circuits imprimés rigides et flexibles pour modules de caméra
Les circuits imprimés rigides-flexibles des modules de caméra sont particulièrement difficiles à fabriquer en raison du faible espacement (2 à 3 mil) entre les pastilles COB (puce sur carte) et de la nécessité de traitements de surface comme l'ENEPIG (nickel autocatalytique, palladium autocatalytique, or par immersion), qui peuvent entraîner des gravures latérales. Pour y remédier, deux défis doivent être relevés :
- Gravure au trait fin – Pour traiter les petits formats de COB PAD, il est conseillé d'utiliser des machines d'exposition LDI (imagerie directe laser), car elles offrent une résolution supérieure aux machines traditionnelles. Cela permet d'éviter tout désalignement lors de l'exposition.
- Contrôle de gravure latérale du masque de soudure – Une encre de masque de soudure plus fine doit être utilisée pour réduire les pores de l’encre, ce qui entraînerait sinon des taux de placage latéral élevés et des courts-circuits pendant le traitement de surface.
En conclusion, le prototypage et la fabrication de circuits imprimés rigides-flexibles présentent des défis uniques en raison de leur structure matérielle et de leurs applications, nécessitant des ajustements à chaque étape de la production pour optimiser les processus et les paramètres.
