Les circuits imprimés tridimensionnels utilisent de manière optimale l'espace de montage limité et peuvent être construits avec différents procédés, variantes d'équipement et matériaux. Avec Starrflex, Semiflex et HSMtec 3D, nous présentons trois procédés de fabrication et mettons en lumière leurs caractéristiques techniques, leurs possibilités d'application ainsi que leurs avantages et limites.
Augmenter la densité d'empaquetage, réduire le poids tout en augmentant la fiabilité des modules - les circuits imprimés tridimensionnels sont utilisés dans un nombre croissant de produits. La possibilité de connecter directement des parties d'un circuit sur différents circuits imprimés ou segments de circuits imprimés remplace les connecteurs et les câbles. En outre, les circuits imprimés 3D ouvrent de nouvelles possibilités de conception et contribuent à réduire les coûts des systèmes.
Les circuits imprimés se caractérisent par le fait qu'ils sont conçus sous forme de platine bidimensionnelle, fabriqués et assemblés dans le panneau. Ce n'est qu'après le montage que le circuit imprimé est plié dans sa forme tridimensionnelle. On fait la différence entre un pliage unique pour le montage, quelques pliages, par exemple lors de l'utilisation, ou un pliage permanent, par exemple pour des cycles de pliage élevés lors de l'utilisation.
Circuit imprimé rigide et flexible : géométries et layouts variés
Les circuits imprimés flex-rigides sont la solution préférée et optimale lorsque plusieurs circuits imprimés rigides doivent être connectés électriquement dans différentes positions de montage et orientations. Les éléments du circuit sont répartis sur plusieurs supports de circuit rigides et reliés entre eux par un film de circuit imprimé flexible en polyimide. Le film flexible est intégré dans la structure en couches des circuits imprimés connectés. Les parties flexibles et rigides sont reliées électriquement. Aux points de pliage, le matériau FR4 est fraisé jusqu'à la feuille flexible. Le polyimide fin garantit une adaptabilité tridimensionnelle maximale aux espaces limités. L'encombrement du circuit imprimé peut pour ainsi dire être "escamoté".
La technologie Starr-Flex est très polyvalente en termes de possibilités d'agencement et de géométries. Elle présente d'autres avantages : L'élimination de nombreux points de soudure, câbles, fils, ponts et connecteurs permet non seulement de minimiser l'espace et le poids, mais aussi d'éliminer les sources d'erreur potentielles et de réduire les coûts globaux. Toutefois, avec les matériaux minces de la partie flexible du circuit imprimé, il faut tenir compte des rayons de courbure et des cycles de pliage.
Un exemple : le boîtier compact de la pince à outils Power-Check de Ott-Jakob en Allgäu s'adapte dans les magasins d'outils de tous les fabricants de machines. Le serre-outil contrôle la force avec laquelle l'outil est enfoncé dans le cône de la broche de la machine-outil. Si la force est inférieure à un certain seuil, il y a un risque d'usure accrue de l'outil ou de vibrations qui laissent des marques d'usinage non nettoyées sur une pièce. Le Power-Check ne contrôle pas seulement la force : lors de la mise en place d'une nouvelle broche motorisée, il est possible de simuler différentes tolérances pour des outils de différentes longueurs. En outre, des sorties de commutation numériques peuvent être programmées pour envoyer des signaux clairs indiquant si un outil est bien ou mal bloqué.
Le design sophistiqué est réalisé dans un multicouche rigide-flex à quatre couches - seulement 122,89 mm de long et 70,15 mm de large - avec une surface nickel-or sans électricité, qui relie quatre parties rigides avec, entre autres, une partie flexible qui se soulève. On y trouve, entre autres, un microcontrôleur, un amplificateur d'appareils de mesure, plusieurs commutateurs magnétiques, des LED pour l'affichage, une face avant complète pour la transmission radio et une pile au lithium pour le stockage de l'énergie.
