Les circuits imprimés flexibles permettent d’installer de grands circuits imprimés dans des espaces relativement restreints. Contrairement aux circuits imprimés rigides, ils offrent aux concepteurs et aux ingénieurs plus de latitude pour concevoir le produit final en fonction des exigences d’intégration. Lorsqu’ils ont besoin de circuits imprimés souples, les ingénieurs ont le choix entre des PCB flex ou des PCB semi-flex. NCAB Group, fabricant de circuits imprimés, présente les différences entre ces deux technologies et leur utilisation dans les équipements électroniques modernes.

En quoi les circuits imprimés semi-flex diffèrent-ils des circuits imprimés flex ?

La principale différence technologique entre un circuit imprimé flex et un circuit imprimé semi-flex est que le circuit imprimé flex est construit sur une base de film polymère souple. Les circuits sont réalisés sur le film à l’aide d’un matériau conducteur et d’une fine couche souple afin de protéger le cuivre. La structure est flexible, ce qui permet de la conformer et de la manipuler facilement sans l’endommager.

Un circuit imprimé semi-flex, en revanche, se plie de manière prédéterminée et dans des zones flexibles définies. Les graphiques ci-dessous illustrent la construction d’un PCB semi-flex.

À l’exception des zones flexibles, un circuit imprimé semi-flex est rigide et ressemble davantage à un circuit imprimé rigide traditionnel. On obtient un PCB semi-flex en fraisant la matière FR4, jusqu’à ce qu’elle soit extrêmement fine et flexible. Ce qui lui permet de se plier plus ou moins librement.

Microsection d’un circuit imprimé semi-flex.

Les circuits imprimés semi-flex peuvent également être fabriqués en utilisant des cores. Des stratifiés de 0,125 mm d’épaisseur sont utilisés pour les applications de flexion statique. Il est recommandé d’utiliser des feuillards de cuivre RA (recuit par lamination) pour éviter les fissures et permettre une flexion plus robuste.
La principale différence entre un circuit imprimé semi-flexible et flexible, du point de vue de la conception, est le fait qu’un circuit imprimé semi-flexible ne peut être plié qu’un nombre limité de fois. En effet, un PCB semi-flex se fissurera ou se cassera en cas de flexions répétées. C’est pourquoi, les circuits imprimés semi-flex sont principalement utilisés dans les applications “flex-to-install”.

Avantages des circuits imprimés semi-flex

Les circuits imprimés semi-flex offrent de nombreux avantages aux ingénieurs et aux concepteurs. Tout d’abord, les PCB semi-flex permettent d’économiser de l’espace de la même manière que les PCB flex. Leur souplesse permet d’installer une carte relativement grande dans un espace restreint. Lorsqu’ils sont conçus et fabriqués correctement, les circuits imprimés semi-flexibles sont très fiables.

Les circuits imprimés semi-flexibles permettent également de réaliser des économies considérables par rapport aux circuits imprimés flexibles. En effet, la partie flexible de la carte est obtenue en réduisant l’épaisseur de la matière FR4 par un fraisage en profondeur contrôlé. En comparaison, les circuits imprimés flexibles utilisent une matière polyimide beaucoup plus coûteuse permettant d’obtenir une plus grande flexibilité.

Règles de conception des circuits imprimés semi-flex

Comme tous les circuits imprimés, les bonnes pratiques pour concevoir des circuits imprimés semi-flexibles robustes et fiables sont nombreuses. Il existe cependant quelques règles fondamentales que les ingénieurs doivent garder à l’esprit lors de la conception d’un PCB semi-flex.

La règle la plus importante est sans doute la suivante : si la partie flexible de la carte peut suivre le plan X ou Y, elle doit toujours être orientée dans une seule direction. Bien qu’il soit possible de construire des cartes avec des zones flexibles dans les deux sens, le coût est plus élevé en raison de la nécessité d’étapes de fabrication supplémentaires.
Le positionnement des trous traversants (pour les composants) est également important lors de la conception d’un circuit imprimé semi-flexible. La règle empirique consiste à laisser un espace d’au moins un millimètre entre les trous traversants sur le circuit imprimé et la partie flexible de la carte.

Enfin, les concepteurs doivent concevoir leurs cartes de manière à ce que la zone flexible puisse être produite en un seul passage de fraise sur le FR4. Le fait d’effectuer plusieurs passages peut créer des points faibles qui deviendront problématiques lors du pliage du circuit imprimé en vue de l’installation ou de la maintenance ultérieure.

Quand utiliser des circuits imprimés semi-flex ?

Les circuits imprimés semi-flex sont adaptés aux applications « flex-to-install ». Leur nature flexible fait également des PCB semi-flex un bon choix de conception pour les applications dans lesquelles l’espace est une contrainte majeure. Toutefois, si la zone pliée du circuit imprimé est soumise à des contraintes dynamiques, il est préférable de choisir un circuit imprimé flexible.

Les circuits imprimés semi-flexibles sont utilisés dans de nombreuses applications courantes. L’automobile, l’industrie et même les applications critiques font appel à cette technologie de circuits imprimés. Plusieurs facteurs influencent le choix entre les circuits imprimés rigides, flex et semi-flex. Ces facteurs comprennent l’espace disponible, les exigences en termes de contraintes, les exigences en termes de propriétés thermiques et le budget.

Pour éviter de partir sur de mauvaises bases, NCAB Group a mis au point des règles de conception pour concevoir tous types de circuits imprimés. Pour en savoir plus, rendez-vous sur https://www.ncabgroup.com/fr/regles-design-pcb/.

Auteur : NCAB Group France