Extension des options pour les rigides

Jun 03, 2023

Ken Ghadia | 10 mars 2023

Construire des composants électroniques dans des facteurs de forme non conventionnels avec une densité de conditionnement élevée est possible grâce aux conceptions de circuits tridimensionnels utilisant des cartes de circuits imprimés (PCB) flexibles et rigides. Les applications avancées dans les dispositifs médicaux, les automobiles et les systèmes aérospatiaux dépendent en grande partie de la flexibilité et de la stabilité offertes par les circuits imprimés flexibles (FPC). Ces avantages les ont également rendus populaires dans l’industrie des wearables et dans l’électronique miniaturisée. Les progrès rapides dans les matériaux des cartes et les technologies de fabrication ont permis une myriade de configurations dans les conceptions de PCB flexibles et rigides-flexibles.

En fonction de la flexibilité requise de votre produit, vous pouvez choisir des PCB flexibles ou rigides-flexibles pour votre conception. La complexité impliquée dans la prise en charge de plusieurs fonctionnalités exigera des couches de signaux plus élevées dans l'empilement du PCB. Un ruban flexible transfère le signal entre les cartes et présente une pile similaire à celle de la section rigide. En utilisant les derniers outils de conception et de mise en page, vous pouvez facilement créer le stack-up nécessaire pour votre produit. Cela commence par une structure symétrique à couches uniformes jusqu'à une construction avancée de couches flexibles à entrefer. Nous discuterons de certaines des configurations utilisées dans les conceptions électroniques actuelles.

Un simple PCB rigide-flexible commence par deux couches rigides et une couche flexible. Cette configuration ne peut fournir que des fonctionnalités limitées et est rarement utilisée dans les gadgets actuels. Une structure plus typique comprend quatre couches rigides et deux couches flexibles. Le tableau 1 représente un empilement symétrique à couches égales pouvant prendre en charge des traces à impédance contrôlée.

FR4 est le matériau isolant rigide couramment utilisé pour les PCB. IPC 2221 fournit une liste de matériaux suggérés en fonction des classifications des produits. Les rubans sont fabriqués à partir de polyimide flexible. Ils sont plus fins que les planches qu'ils connectent. Mais leur empilement sera similaire aux couches internes du PCB rigide. Le revêtement dans la zone flexible remplit la même fonctionnalité que le masque de soudure de la section rigide. Un masque de soudure liquide photo-imageable (LPI) est largement utilisé dans la fabrication de circuits imprimés rigides et flexibles.

Quatre couches rigides avec deux couches flexibles

RIGIDE

FLÉCHIR

RIGIDE

Masque de soudure

Masque de soudure

Cuivre COUCHE 1

Cuivre COUCHE 1

Substrat FR4

Substrat FR4

Préimprégné

Couverture

Préimprégné

Adhésif de couverture

Cuivre COUCHE 2

Cuivre COUCHE 1

Cuivre COUCHE 2

Noyau en Polyimide - Sans adhésif

Noyau en Polyimide - Sans adhésif

Noyau en Polyimide - Sans adhésif

Cuivre COUCHE 3

Cuivre COUCHE 2

Cuivre COUCHE 3

Préimprégné

Adhésif de couverture

Préimprégné

Couverture

Substrat FR4

Substrat FR4

Cuivre COUCHE 4

Cuivre COUCHE 4

Masque de soudure

Masque de soudure

Tableau 1

Dans le tableau 1 ci-dessus, il y a quatre couches de signaux dans la section rigide et deux couches de signaux dans la section flexible. Il peut y avoir jusqu'à 20 couches rigides et environ six couches flexibles dans toute conception de PCB rigide-flexible généralement utilisée.

On peut noter que les couches flexibles sont placées exactement au centre du stack-up pour créer un design symétrique. Ceci est préféré pour obtenir la stabilité mécanique du PCB. Bien que certaines applications nécessitent des structures asymétriques, un empilement équilibré peut minimiser les risques de torsion ou de déformation de la carte.

Les connecteurs à force d'insertion nulle (ZIF) sont souvent utilisés pour verrouiller des câbles plats délicats comme les câbles FPC. Pour éviter un circuit flexible séparé pour les connecteurs ZIF, vous pouvez directement étendre votre conception avec une construction de queue ZIF. Cela permet d'économiser une bonne quantité d'espace dans les zones rigides du PCB et d'améliorer la connectivité du signal.

En considérant le même exemple d'un empilement symétrique à couches égales comportant quatre couches rigides avec deux couches flexibles, vous pouvez modifier la section droite de l'empilement pour intégrer une construction de queue ZIF, comme indiqué dans le tableau 2 ci-dessous.