Cartes PCB flexibles FR4 ENIG de la pile FPC de couche de câble d'Altium pour le dispositif de jeu de PlayStation
Paramètre PCB :
Marque:Oneséine
Nombre de couches : une couche
Matériau : Polyamide
Épaisseur de la plaque : 0,13 mm
Ouverture minimale : 0,2
Largeur de ligne minimale/espacement des lignes : 0,1 mm
Épaisseur du cuivre : 1OZ
Technologie de surface : ENIG
Résistance de soudure : JAUNE
Concept de circuit imprimé flexible :
La carte de circuit imprimé flexible, également connue sous le nom de « carte souple FPC », est constituée d'un circuit imprimé à substrat isolant flexible, avec de nombreux avantages que la carte de circuit imprimé rigide n'a pas.
Par exemple, il peut être libre de se plier, de s'enrouler, de se plier, peut être disposé conformément aux exigences de n'importe quelle disposition spatiale, et dans n'importe quel espace tridimensionnel pour se déplacer et s'étirer, de manière à réaliser l'intégration de l'assemblage de composants et du fil. relations. L'utilisation de FPC peut réduire considérablement le volume de produits électroniques et répondre à des besoins à haute densité, petits et hautement fiables. Par conséquent, le FPC dans les domaines aérospatial, militaire, des communications mobiles, des ordinateurs portables, des périphériques informatiques, des PDA, des appareils photo numériques et d'autres domaines ou produits a été largement utilisé.
L'électronique flexible, également connue sous le nom de circuits flexibles, est une technologie d'assemblage de circuits électroniques en montant des dispositifs électroniques sur des substrats en plastique flexibles, tels que le polyimide, le PEEK ou un film polyester conducteur transparent. De plus, les circuits flexibles peuvent être des circuits argentés sérigraphiés sur du polyester. Les assemblages électroniques flexibles peuvent être fabriqués à l'aide de composants identiques à ceux utilisés pour les cartes de circuits imprimés rigides, permettant à la carte de se conformer à une forme souhaitée ou de fléchir lors de son utilisation. Une approche alternative de l'électronique flexible suggère diverses techniques de gravure pour affiner le substrat de silicium traditionnel à quelques dizaines de micromètres afin d'obtenir une flexibilité raisonnable (rayon de courbure d'environ 5 mm).
Avantage des FPC
Possibilité de remplacer plusieurs cartes rigides et/ou connecteurs
Les circuits simple face sont idéaux pour les applications dynamiques ou à haute flexibilité
FPC empilés dans diverses configurations
Inconvénients des FPC
Augmentation des coûts par rapport aux PCB rigides
Risque accru de dommages lors de la manipulation ou de l'utilisation
Processus d'assemblage plus difficile
La réparation et la reprise sont difficiles, voire impossibles
Utilisation généralement moins bonne des panneaux, ce qui entraîne une augmentation des coûts
Fabrication FPC
Les circuits imprimés flexibles (FPC) sont réalisés avec une technologie photolithographique. Une autre façon de fabriquer des circuits à feuilles flexibles ou des câbles plats flexibles (FFC) consiste à stratifier des bandes de cuivre très fines (0,07 mm) entre deux couches de PET. Ces couches de PET, généralement d'une épaisseur de 0,05 mm, sont recouvertes d'un adhésif thermodurcissable, et seront activées lors du processus de laminage. Les FPC et FFC présentent plusieurs avantages dans de nombreuses applications :
Boîtiers électroniques étroitement assemblés, où des connexions électriques sont nécessaires sur 3 axes, comme les caméras (application statique).
Connexions électriques où l'ensemble est amené à fléchir lors de son utilisation normale, comme les téléphones portables pliables (application dynamique).
Connexions électriques entre sous-ensembles pour remplacer les faisceaux de câbles, plus lourds et plus volumineux, comme dans les voitures, les fusées et les satellites.
Connexions électriques où l’épaisseur des panneaux ou les contraintes d’espace sont des facteurs déterminants.
Le polyimide est un matériau de substrat flexible largement utilisé pour le prototypage et la fabrication de circuits flexibles, et il offre plusieurs avantages clés :
onésine
1. Flexibilité et durabilité supérieures :
- Le polyimide a une excellente flexibilité, lui permettant de résister à des flexions et flexions répétées sans se fissurer ni se casser.
- Il présente une haute résistance à la fatigue, ce qui rend les circuits flexibles à base de polyimide adaptés aux applications nécessitant une flexion dynamique.
2. Stabilité thermique :
- Le polyimide a une température de transition vitreuse (Tg) élevée et peut fonctionner à des températures élevées, généralement jusqu'à 260°C.
- Cette stabilité thermique rend le polyimide adapté aux applications dans des environnements ou à des processus à haute température, tels que le soudage.
3. Excellentes propriétés électriques :
- Le polyimide a une faible constante diélectrique et un faible facteur de dissipation, ce qui aide à maintenir l'intégrité du signal et minimise la diaphonie dans les applications haute fréquence.
- Il présente également une résistance d'isolation et une rigidité diélectrique élevées, permettant l'utilisation de traces à pas fin et de circuits haute densité.
4. Résistance chimique et environnementale :
- Le polyimide est très résistant à un large éventail de produits chimiques, de solvants et de facteurs environnementaux, tels que l'humidité et l'exposition aux UV.
- Cette résistance rend les circuits flexibles à base de polyimide adaptés aux applications dans des environnements difficiles ou lorsqu'ils peuvent être exposés à divers produits chimiques.
5. Stabilité dimensionnelle :
- Le polyimide a un faible coefficient de dilatation thermique (CTE), ce qui aide à maintenir la stabilité dimensionnelle et à minimiser la distorsion pendant la fabrication et l'assemblage.
- Cette propriété est particulièrement importante pour réaliser des circuits de haute précision et haute densité.
6. Disponibilité et personnalisation :
- Les matériaux de circuits flexibles à base de polyimide sont largement disponibles auprès de divers fournisseurs, ce qui les rend accessibles pour le prototypage et la production.
- Ces matériaux peuvent également être personnalisés en termes d'épaisseur, de poids de la feuille de cuivre et d'autres spécifications pour répondre à des exigences de conception spécifiques.
La combinaison de propriétés mécaniques, thermiques, électriques et environnementales supérieures fait du polyimide un excellent choix pour le prototypage et la production de circuits flexibles, en particulier pour les applications qui nécessitent une fiabilité, une flexibilité et des performances élevées.
Voici quelques mots-clés clés liés aux cartes de circuits imprimés flexibles (flex PCB) :
1. Flexibilité/pliabilité
- Rayon de courbure
- Fatigue de flexion
- Pliage/roulage
2. Matériaux de substrat
- Polyimide (PI)
-Polyester (PET)
- Polyéthylène téréphtalate (PET)
- Polymère à cristaux liquides (LCP)
3. Propriétés électriques
- Constante diélectrique
- Facteur de dissipation
- Impédance
- Intégrité du signal
- Diaphonie
4. Caractéristiques thermiques
- Température de transition vitreuse (Tg)
- Coefficient de dilatation thermique (CTE)
- Résistance à la chaleur
5. Processus de fabrication
- Photolithographie
- Gravure
- Placage
- Découpe laser
- Construction multicouche
6. Considérations de conception
- Exigences en matière de trace/espace
- Par placement
- Soulagement de la traction
- Intégration rigide-flexible
7. Candidatures
- Electronique portable
- Dispositifs médicaux
- Aéronautique et défense
- Electronique automobile
- Electronique grand public
8. Normes et spécifications
- IPC-2223 (Guide de conception de circuits flexibles)
- IPC-6013 (Spécifications de qualification et de performances pour les cartes imprimées flexibles)
9. Tests et fiabilité
- Essais de flexion
- Tests environnementaux
- Prédictions à vie
- Modes de défaillance
10. Fabrication et chaîne d'approvisionnement
- Prototypage
- Production en volume
- Fournisseurs de matériaux
- Fabricants sous contrat
Ces mots-clés couvrent les aspects clés des PCB flexibles, notamment les matériaux, la conception, la fabrication, les applications et les normes industrielles. La connaissance de ces termes peut vous aider à naviguer plus efficacement dans l'écosystème des PCB flexibles.
Voici un aperçu du processus de fabrication des PCB flexibles et de certains des principaux défis impliqués :
1. Conception et préparation :
- Considérations de conception de PCB flexibles, telles que les exigences de trace/espace, via le placement et l'intégration rigide-flexible.
- Création de fichiers de conception détaillés, comprenant les données Gerber, la nomenclature et les dessins d'assemblage.
- Sélection de matériaux de substrat flexibles appropriés (par exemple, polyimide, polyester) en fonction des exigences de l'application.
2. Photolithographie et gravure :
- Application de photorésist sur le support souple.
- Exposition et développement de la résine photosensible pour créer le motif de circuit souhaité.
-Gravure du cuivre pour éliminer le cuivre indésirable et former les traces du circuit.
- Défis : Maintenir la précision dimensionnelle et éviter les contre-dépouilles lors de la gravure.
3. Placage et finition :
- Galvanoplastie des traces de cuivre pour augmenter l'épaisseur et améliorer la conductivité.
- Application de finitions de surface, telles que ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) ou HASL (Hot Air Solder Leveling).
- Défis : Assurer un placage uniforme et éviter les défauts ou la décoloration.
4. Construction multicouche (le cas échéant) :
- Stratification de plusieurs couches flexibles avec des matériaux conducteurs et diélectriques.
- Perçage et placage de vias pour établir des connexions électriques entre couches.
- Défis : Contrôler le repérage et l'alignement entre les couches, gérer l'isolation couche à couche.
5. Découpe et façonnage :
- Découpe et mise en forme précises du PCB flexible à l'aide de techniques telles que la découpe laser ou la découpe.
- Défis : Maintenir la précision dimensionnelle, éviter la déformation du matériau et assurer des coupes nettes.
6. Assemblage et tests :
- Placement de composants électroniques sur le PCB flexible à l'aide de techniques telles que le montage en surface ou l'assemblage intégré.
- Tests électriques pour garantir l'intégrité du circuit et le respect des spécifications de conception.
- Défis : Gérer la flexibilité du substrat lors de l'assemblage, maintenir la fiabilité des joints de soudure et effectuer des tests précis.
7. Emballage et mesures de protection :
- Application de revêtements protecteurs, d'encapsulation ou de raidisseurs pour améliorer la durabilité et la fiabilité du PCB flexible.
- Défis : Assurer la compatibilité entre les mesures de protection et les matériaux flexibles des PCB, maintenir la flexibilité et éviter le délaminage.
Principaux défis de la fabrication de PCB flexibles :
- Maintenir la précision dimensionnelle et éviter les distorsions pendant le processus de fabrication
- Assurer des connexions électriques fiables et minimiser les problèmes d'intégrité du signal
- Résoudre les problèmes d'adhésion et de délaminage entre les couches et les composants
- Gestion de la flexibilité et de la fragilité du substrat lors des différentes étapes de fabrication
- Optimiser le processus de fabrication pour obtenir des rendements élevés et une qualité constante
Relever ces défis nécessite des équipements, des processus et une expertise spécialisés dans la conception et la fabrication de PCB flexibles. La collaboration avec des fabricants de circuits flexibles expérimentés peut aider à surmonter ces complexités et garantir la production réussie de PCB flexibles fiables et hautes performances.
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