Circuit imprimé 3D HSMtec : la construction 3D autoportante
Le circuit imprimé 3D HSMtec se passe de feuille flexible au niveau du point de pliage. Cette technique utilise des fils et des profilés de cuivre pressés dans le matériau FR4 du multicouche comme matériau pliable. Sur les bords de pliage, le FR4 est enlevé par des fraisages d'encoches. Sur ces points de pliage, il est possible d'aligner des segments individuels avec un angle d'inclinaison allant jusqu'à ±90°. La particularité : les profilés en cuivre permettent une construction autoportante, même si des courants élevés ou de la chaleur sont conduits par-dessus le bord de pliage. De cette manière, il est possible de combiner des applications multidimensionnelles avec de l'électronique de puissance sur la zone de pliage ou avec un étalement rapide de la chaleur pour les supports de circuits pour les LED.
La construction est prédestinée aux pliages uniques, par exemple pour les applications où la zone flexible n'est pliée que pour le montage du module. Le circuit imprimé est qualifié selon DIN EN 60068-2-14 et JEDEC A 101-A et audité pour l'aéronautique et l'automobile. Autre avantage : grâce à la faible absorption d'humidité, les prétraitements thermiques lors du brasage sont inutiles. De plus, tous les autres processus sont entièrement compatibles avec le processus standard.
Les possibilités de cette structure 3D sont démontrées par eCube - un cube, né d'un projet de recherche dirigé par Continental Automotive. L'objectif était de développer un circuit imprimé tridimensionnel en forme de cube ou de parallélépipède, basé sur un layout de circuit imprimé standard existant de Continental pour une commande de moteur. Les composants devaient être montés sur le circuit imprimé sur une ligne d'assemblage à l'aide des machines de placement automatiques existantes. Après le placement, le circuit imprimé a été plié au niveau des arêtes de pliage définies et les arêtes de jonction obtenues ont été reliées électriquement et mécaniquement.
Une fois les bords reliés, le cube a été aligné sur la plaque de base et assemblé aussi bien électriquement que mécaniquement. Le cube est relié à la carte mère de la commande moteur par une structure de type ball grid array. Ce qui semble compliqué au premier abord, à savoir monter une construction de circuit imprimé multidimensionnelle sur le circuit imprimé proprement dit de la commande moteur, est une solution techniquement intelligente et économique lorsqu'on y regarde de plus près. Le circuit imprimé multidimensionnel permet de construire un module qui peut être fabriqué en différentes variantes, mais de manière standardisée, tout en utilisant l'espace de montage disponible.
Conseil d'expert : le grand écart parfait
Les circuits imprimés multidimensionnels apportent une valeur ajoutée à l'assemblage électronique. Bien que le circuit imprimé 3D soit plus valorisant et plus cher à fabriquer qu'un circuit imprimé rigide, les coûts du système de la solution globale diminuent. Le circuit imprimé tridimensionnel est lay-outé et fabriqué comme un circuit imprimé bidimensionnel et, après l'assemblage, il est mis dans la forme tridimensionnelle souhaitée. Du point de vue du fabricant de circuits imprimés, la finalité est au premier plan et il s'agit de trouver le juste milieu entre stabilité, flexibilité et précision. La stabilité, pour que le circuit imprimé fini puisse être équipé, passer au four à refusion et être testé ; la flexibilité, pour que le circuit imprimé puisse être séparé facilement et rapidement de son support ; et la précision, parce qu'un trop grand nombre de barrettes de maintien laisserait des traces peu nettes.
Circuits imprimés 3D : trois technologies, trois exemples - Partie 1
Circuits imprimés 3D : trois technologies, trois exemples - Partie 2
