Un circuit imprimé rigide-flexible – également appelé circuit imprimé « rigid-flex » – se compose de zones rigides et de zones flexibles intégrées. Les zones flexibles assurent la connexion électrique entre plusieurs zones rigides du circuit et permettent des courbures définies au sein du produit fini.
Les circuits imprimés rigides-flexibles sont particulièrement adaptés lorsqu'il s'agit de relier électriquement plusieurs circuits imprimés dans différentes positions de montage. Contrairement à des circuits imprimés séparés reliés par des connecteurs, des câbles ou des soudures, ils offrent une solution globale intégrée, facile à monter et fiable.
KSG fabrique circuits imprimés rigides-flexibles fabriqués dans nos propres sites de production en Europe – en Allemagne et en Autriche. En tant que fabricant expérimenté de circuits imprimés, KSG accompagne ses clients depuis la première idée de conception jusqu’à la fabrication en série, en passant par la conception des couches.
C'est précisément dans le cas des circuits imprimés rigides-flexibles qu'une coordination précoce est déterminante : Choix des matériaux, structure des couches, rayon de courbure, zones de transition, usinage des contours et décharge mécanique ont une influence considérable sur la fiabilité future de l'ensemble.
Les zones de transition entre les parties rigides et flexibles d'un circuit imprimé rigide-flexible comptent parmi les zones les plus sensibles sur le plan mécanique. C'est là que se rencontrent des épaisseurs de matériaux, des rigidités et des zones de contrainte différentes. Un scellement ciblé des bords peut contribuer à stabiliser davantage ces zones de transition.
KSG propose pour cela le Distribution par des systèmes de remplissage dans les zones de transition rigide-flexible . Le matériau appliqué sert de décharge mécanique de flexion et protège la zone de transition contre les pics de contrainte locaux.
Cette technologie complémentaire est particulièrement pertinente pour les applications soumises à des exigences élevées en matière de fiabilité, par exemple dans :
La réalisation s'effectue au cas par cas, selon les plans et en fonction de la structure spécifique du circuit imprimé. KSG vous accompagne dès la phase de développement pour vous aider à déterminer si un scellement des bords est pertinent pour votre application.
Le procédé de fabrication des circuits imprimés rigides-flexibles repose sur l'association de différents types de matériaux. Dans un premier temps, les âmes rigides en FR4 sont fabriquées de la même manière que pour les circuits imprimés multicouches. Parallèlement, les couches conductrices flexibles à base de polyimide sont mises en œuvre.
Les demi-produits rigides et souples sont ensuite assemblés au cours d'un processus de moulage spécifique. On utilise pour cela des préimprégnés « low-flow » ou « no-flow ». Avant le pressage, ces matériaux composites sont structurés de manière à ce que les zones flexibles futures restent libres et ne soient pas collées aux zones rigides.
Au cours des étapes suivantes, les transitions entre les zones rigides et flexibles sont profilées. Le matériau rigide superflu est alors retiré au-dessus des zones flexibles. On obtient ainsi des zones flexibles bien définies, présentant les propriétés de flexion et de montage prévues.
| Paramètres | Spécification | Remarque |
|---|---|---|
|
Matériaux |
Polyimide / FR4 |
Combinaison de matériaux souples et rigides |
|
Nombre de couches |
2–18 |
en fonction de la configuration |
|
Cuivre d'extrémité |
0,6 à 3,2 mm |
Épaisseur finale en fonction de la zone rigide |
|
Structures hiérarchiques |
en fonction du cuivre de terminaison et de la structure |
|
|
Diamètre de perçage minimal |
0,20 mm |
dépendant sur le plan technologique |
|
Rapport d'aspect Trou traversant |
≤ 1:10 |
— |
|
Rayon de courbure |
≥ 1 mm |
en fonction de la structure et des couches flexibles |
|
Angle de courbure |
≤ 180° |
pour une contrainte de flexion statique |
|
Masques anti-soudure et surfaces |
ENIG, étain chimique, OSP, Ni/Au galvanisé |
pas de HAL |
|
Création de contours |
Fraisage, rainurage, nervures de renfort, découpe au laser |
en fonction de la géométrie |
|
Création de contours |
facultatif |
Systèmes de remplissage pour jonctions rigide-flexible |
Les circuits imprimés rigides-flexibles sont utilisés partout où des modules électroniques doivent être intégrés en trois dimensions de manière compacte, légère et fiable.
| Critère | Circuit imprimé rigide-flexible | Circuits imprimés semi-flexibles | HSMtec® 3D |
|---|---|---|---|
|
Principe fondamental |
Combinaison de zones rigides en FR4 et de couches souples en polyimide |
Circuit imprimé FR4 à fraisage en profondeur avec zone de flexion définie |
Circuit imprimé FR4 avec profilés en cuivre intégrés et fonction de pliage 3D |
|
Convient pour |
Structures 3D complexes offrant une grande fiabilité |
Structures 3D simples axées sur la rentabilité |
Structures 3D autoportantes avec gestion du courant fort ou de la chaleur |
|
Angle de cintrage // Rayons de cintrage |
≤ 180° // ≥ 1 mm |
≤ 180° // ≥ 5 mm |
≤ 90° |
|
Cintrages multiples |
✓ Convient parfaitement |
~ Convient sous certaines conditions |
✗ Conçu pour une seule flexion |
|
Certifiable UL |
✓ Oui |
✓ Oui |
✓ Oui |
|
Compatible HDI |
✓ Oui |
✓ Oui |
✓ Oui |
|
Autoportant |
✗ Non |
✗ Non |
✓ Oui |
|
Contrôle de l'impédance par des courbures |
✓ Convient |
✓ Convient |
✗ Ne convient pas |
Les circuits imprimés semi-flexibles sont principalement constitués d'un matériau de base rigide et peuvent être courbés dans une certaine mesure. Les circuits imprimés rigides-flexibles combinent des zones rigides en FR4 avec des zones flexibles intégrées. Cela permet de relier en trois dimensions plusieurs zones de modules rigides.
Le « Starrflex » est particulièrement adapté lorsqu'il s'agit de réduire l'encombrement, de simplifier le montage et d'améliorer la fiabilité. Comme il permet de se passer de connecteurs, de câbles et de soudures supplémentaires, le nombre de sources d'erreurs potentielles diminue.
Lors du scellement des bords, un matériau de remplissage adapté est appliqué de manière ciblée dans la zone de transition entre la partie rigide et la partie flexible du circuit imprimé. Cette application sert de protection mécanique contre la flexion et peut offrir une protection supplémentaire aux zones de transition sensibles.
Le scellement des arêtes revêt une importance particulière dans les applications critiques pour la sécurité, notamment dans l'aéronautique et l'aérospatiale, la défense, les technologies médicales ou l'électronique industrielle. Il peut également s'avérer utile pour les sous-ensembles soumis à de fortes contraintes mécaniques, aux vibrations ou à des conditions de montage difficiles.
En fonction des exigences, on peut par exemple utiliser le LOCTITE Ablestik 45 Clear ou le Scotch-Weld 2216 B/A. Le choix concret du matériau dépend de chaque projet.
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Le site Support technique de KSG accompagne votre circuit imprimé rigide-flexible depuis la première idée de conception jusqu'à la production en série. L'offre de services comprend : la conception de circuits imprimés et la vérification de l'agencement, le calcul d'impédance, la conception de la structure en couches avec des couches rigides et flexibles, ainsi que des tests de long terme et de vieillissement.
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