Guide de conception des circuits imprimés souples
Le circuit imprimé est apparu au début du 20e siècle, reflétant les avancées technologiques dans le domaine de l'emballage des semi-conducteurs qui ont permis aux professionnels de l'industrie d'investir dans un produit électronique plus compact et plus efficace. Aujourd'hui, nous assistons à des développements innovants tels que des dispositifs médicaux adaptés au corps humain qui peuvent surveiller les conditions de santé par contact direct avec la peau, ou des smartphones dotés d'un écran pliable.
Pour réaliser ces progrès, l'utilisation de PCB flexible-Au-delà des contraintes des formes traditionnelles, la flexibilité est essentielle. Cependant, que ce soit du point de vue de la conception ou de la fabrication, la construction d'un circuit imprimé flexible présente des défis plus importants, obligeant les concepteurs à réfléchir davantage au processus. Dans cet article, FS Technology fournit une Guide pour la conception de circuits imprimés flexiblesL'objectif est de vous aider à affiner les aspects techniques de la conception de vos circuits flexibles et à réduire les coûts de vos projets.
Principes de base de la conception de circuits imprimés souples
Commençons par comprendre le concept de PCB flexible et son utilisation pour susciter des idées de conception !
PCB flexibleLe circuit souple, ou circuit flexible, permet de se plier et de se replier grâce à l'utilisation de matériaux plus fins. Voici quelques-uns des matériaux nécessaires à la construction :
- Feuille de cuivre conductrice : Utilisé comme matériau principal pour la conductivité électrique dans le circuit, il peut être fourni sous forme entièrement recuite ou recuite à basse température, ce qui améliore sa flexibilité.
- Isolant : Les matériaux courants sont le polyimide, le PET, le PEN, le PTFE et l'aramide, qui exigent une flexibilité suffisante.
- Couche de couverture : Semblable à la couche de masque de soudureElle a pour but de protéger le circuit, en isolant les conducteurs en cuivre en tant que couche extérieure du circuit flexible. En raison de la nécessité de compatibilité avec les caractéristiques de flexion, la couche de recouvrement doit également être flexible.
- Adhésif : Cures après le laminage, qui permet de lier étroitement les différentes couches du circuit imprimé en un ensemble solide.
- Sans adhésif : En fonction des exigences du projet, les matériaux sans adhésif peuvent être utilisés pour éviter les fissures à haute température, l'absorption de l'humidité et l'augmentation de l'humidité. épaisseur de la couche de cuivre tout en offrant une plus grande flexibilité.
Indépendamment de la type de PCBMais l'objectif final est le même : fixer les composants électroniques sur les couches extérieures et assurer des connexions électriques fiables entre les bornes des composants et les pastilles conductrices. Pour atteindre cet objectif, nous devons également perforer la carte et effectuer une galvanoplastie pour déposer des couches de cuivre sur les parois des trous.
Pour certains appareils de haute précision, des circuits imprimés avec plus de couches sont nécessaires. Toutefois, pour les circuits imprimés flexibles, 2 à 6 couches suffisent pour la plupart des applications. Bien entendu, si vous avez besoin d'un circuit imprimé flexible multicoucheFS Technology peut répondre à la demande jusqu'à 12 couches.
Processus de conception de circuits imprimés souples
Le site Processus de conception des circuits imprimés est généralement normalisée, avec des étapes clés telles que la compréhension du projet, la création de schémas, la disposition des circuits et des composants, la validation de la conception, la génération de fichiers, la fabrication et l'assemblage.
- Vous devez d'abord comprendre les exigences du projet, telles que les spécifications de courant, les exigences de tension, la capacité, l'impédance, la nécessité d'un blindage, les détails du câblage, les variations du signal, etc.
- Créer un schéma détaillant le circuit, y compris les connexions et les relations entre les différents éléments. composants électroniques.
- Tenez compte de la disposition physique du circuit, des distances entre les composants et des tracés du circuit en fonction des applications statiques et dynamiques, en particulier dans les sections de pliage et de courbure.
- Assurer la continuité du projet en ajoutant des étiquettes et des identifiants.
- Utilisez un logiciel de simulation ou construisez des prototypes pour valider la configuration flexible du circuit imprimé.
- Générer des dossiers de fabrication, y compris Fichiers GerberL'objectif est de s'assurer que les fabricants peuvent produire selon les spécifications de la conception.
- Collaborer avec les ingénieurs en fabrication additive ou en mécanique pour assurer la compatibilité du circuit imprimé souple avec l'ensemble de l'appareil, en tenant compte de la courbure et de la forme du circuit imprimé souple.
Conseils pour la conception de circuits imprimés souples
Type de circuit
Les circuits imprimés souples peuvent être utilisés individuellement pour un circuit, certains étant destinés à une flexion minimale ("statique") et d'autres à une flexion régulière ("dynamique"). Cela dépend en fin de compte du matériau et de l'épaisseur. En règle générale, un circuit imprimé flexible plus épais est moins souple, de sorte que pour un circuit flexible dynamique (comme ceux d'un ordinateur portable), la zone de pliage doit rester mince.
En outre, lorsque plusieurs couches du circuit imprimé combinent des matériaux souples et rigides, le circuit est qualifié de PCB rigide-flexible. Ce type de carte sert d'interconnexion 3D polyvalente qui peut être moulée et pliée dans différentes formes. Grâce à la technologie rigide-flexible, un concepteur peut intégrer plusieurs circuits imprimés, fils d'interconnexion ou câbles en une seule unité cohésive, ce qui permet d'améliorer les performances et la compacité.
Un autre concept est le circuit imprimé semi-flexiblemais en réalité, il ne s'agit pas d'un circuit flexible. Il utilise une technologie de fraisage en profondeur pour amincir la zone qui doit se plier, ce qui lui confère une certaine flexibilité. Pour l'essentiel, il s'agit toujours d'un PCB FR-4.
Schéma d'acheminement
Conception à grande vitesse pour un circuit imprimé flexible présente un défi car l'empilement des couches pose des problèmes de contrôle de l'impédance. Différents nombres de couches offrent diverses constructions, chacune avec ses avantages et ses inconvénients en termes d'intégrité du signal et de flexibilité.
Différents facteurs affectent généralement l'impédance, notamment le matériau d'isolation, la largeur et l'épaisseur de la trace, ainsi que la distance entre la trace du signal et la couche de référence. Une pratique courante consiste à utiliser la couche de terre comme plan de référence pour aider à contrôler l'impédance des signaux et améliorer l'intégrité des signaux.
Pour éviter les interférences électromagnétiques (EMI) ou le couplage involontaire de signaux, il est possible d'utiliser un blindage en cuivre massif, des hachures croisées ou de l'encre argentée. Les hachures permettent également d'améliorer la flexibilité du circuit imprimé souple et de réduire le poids.
Outre ces considérations conventionnelles, la flexibilité des circuits imprimés souples pose des problèmes de pliage. Le rapport de courbure, qui compare le rayon de courbure à l'épaisseur du circuit, a un impact sur la durabilité de la courbure, les rayons de courbure plus petits augmentant le risque de défaillance. L'analyse des impacts potentiels de la flexion sur les chemins des conducteurs est cruciale. Par conséquent, l'aspect clé du routage des circuits imprimés flexibles réside dans les zones de pliage.
Lors du routage, une trace doit traverser ces zones perpendiculairement à la ligne de pliage, tandis que les via et les broches doivent être exclus pour éviter tout dommage. L'empilement de couches avec des tracés adjacents peut rigidifier les zones de pliage, il est donc préférable d'échelonner les tracés. Les concepteurs doivent également tenir compte de la structure des couches et éviter le routage sur des couches qui ne sont pas toujours disponibles.
Disposition des composants
En raison des composants présents sur la surface du circuit imprimé assemblé et des caractéristiques de flexion, les pastilles du circuit flexible sont susceptibles de se soulever. Les fabricants emploient généralement des techniques d'ancrage, telles que l'extension des pastilles encapsulées dans la couche de recouvrement.
En plus des efforts déployés par les fabricants, les concepteurs peuvent augmenter la taille des pastilles afin d'atténuer les contraintes dues à la flexion, ce qui est particulièrement efficace pour les circuits imprimés flexibles à une seule face. En outre, l'introduction de nervures de renforcement mécanique dans des zones spécifiques peut apporter une résistance supplémentaire.
Après placement des composantsLa confirmation de l'espacement X, Y et Z des composants sur le circuit flexible est cruciale, non seulement à l'état plat, mais aussi pendant le processus de pliage. Cela peut être vérifié à l'aide d'outils de visualisation.
Supplémentaire
À l'approche de la phase de fabrication, en raison des longs délais d'approvisionnement en matériaux pour circuits souples et des défis de fabrication qui leur sont propres, il est essentiel de collaborer avec un fournisseur de circuits souples. comme FS Technology, qui se spécialise dans la production de circuits imprimés flexibles.. Des formats de données intelligents pour le transfert de fichiers, comme IPC-2581, rationalisent le processus de transfert, qui est plus complexe pour les conceptions flexibles que pour les PCB conventionnels.
Le choix des Outils de conception de PCB a un impact considérable sur l'efficacité de la conception des circuits flexibles. Des outils comme OrCAD PCB Designer de Cadence, dotés de capacités 3D et de fonctions adaptées aux directives de conception de circuits flexibles, ont fourni un environnement plus productif pour la conception de circuits flexibles et rigides-flexibles.
Fin
L'électronique flexible permet de récupérer des données à l'intérieur du corps, mettant en évidence les diverses possibilités de cette technologie. Il s'agit d'un aperçu fondamental de la conception des circuits imprimés flexibles, qui met l'accent sur les matériaux et les techniques de fabrication. les processus de fabrication.
En conclusion de ce guide de conception de circuits imprimés flexibles, restez à l'écoute pour d'autres contenus intéressants à l'avenir. Vos commentaires et vos expériences sont précieux - partagez-les avec nous !
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