Processus de fabrication flexible des PCB : tout ce que vous devez savoir

Les PCB flexibles (circuits imprimés) sont devenus de plus en plus populaires et largement utilisés dans diverses industries. De l'électronique grand public aux applications automobiles, fpc PCB apporte des fonctionnalités et une durabilité améliorées aux appareils électroniques. Cependant, comprendre le processus de fabrication flexible des PCB est essentiel pour garantir sa qualité et sa fiabilité. Dans cet article de blog, nous exploreronsprocessus de fabrication de PCB flexiblesen détail, couvrant chacune des étapes clés impliquées.

1. Phase de conception et d’aménagement :

La première étape du processus de fabrication des circuits imprimés flexibles est la phase de conception et de mise en page. À ce stade, le diagramme schématique et la disposition des composants sont terminés. Les outils logiciels de conception tels qu'Altium Designer et Cadence Allegro garantissent précision et efficacité à ce stade. Les exigences de conception telles que la taille, la forme et la fonction doivent être prises en compte pour s'adapter à la flexibilité des PCB.

Pendant la phase de conception et de mise en page de la fabrication de cartes PCB flexibles, plusieurs étapes doivent être suivies pour garantir une conception précise et efficace. Ces étapes comprennent :

Schématique:
Créez un schéma pour illustrer les connexions électriques et la fonction d’un circuit. Il sert de base à tout le processus de conception.
Placement des composants :
Une fois le schéma terminé, l’étape suivante consiste à déterminer l’emplacement des composants sur le circuit imprimé. Des facteurs tels que l'intégrité du signal, la gestion thermique et les contraintes mécaniques sont pris en compte lors du placement des composants.
Routage :
Une fois les composants placés, les traces du circuit imprimé sont acheminées pour établir des connexions électriques entre les composants. À ce stade, les exigences de flexibilité du PCB du circuit flexible doivent être prises en compte. Des techniques de routage spéciales telles que le routage en méandre ou en serpentin peuvent être utilisées pour s'adapter aux courbures et à la flexion des circuits imprimés.

Vérification des règles de conception :
Avant qu'une conception ne soit finalisée, une vérification des règles de conception (DRC) est effectuée pour garantir que la conception répond aux exigences de fabrication spécifiques. Cela inclut la vérification des erreurs électriques, de la largeur et de l'espacement minimum des traces, ainsi que d'autres contraintes de conception.
Génération de fichiers Gerber :
Une fois la conception terminée, le fichier de conception est converti en fichier Gerber, qui contient les informations de fabrication requises pour produire la carte de circuit imprimé flexible. Ces fichiers incluent des informations sur les couches, le placement des composants et les détails de routage.
Vérification de la conception :
Les conceptions peuvent être vérifiées par simulation et prototypage avant d’entrer dans la phase de fabrication. Cela permet d'identifier les problèmes potentiels ou les améliorations qui doivent être apportées avant la production.

Les outils logiciels de conception tels qu'Altium Designer et Cadence Allegro contribuent à simplifier le processus de conception en fournissant des fonctionnalités telles que la capture de schémas, le placement des composants, le routage et la vérification des règles de conception. Ces outils garantissent la précision et l’efficacité de la conception de circuits imprimés flexibles fpc.

2. Sélection des matériaux :

Le choix du bon matériau est essentiel à la fabrication réussie de PCB flexibles. Les matériaux couramment utilisés comprennent les polymères flexibles, les feuilles de cuivre et les adhésifs. La sélection dépend de facteurs tels que l'application prévue, les exigences de flexibilité et la résistance à la température. Des recherches approfondies et une collaboration avec les fournisseurs de matériaux garantissent que le meilleur matériau est sélectionné pour un projet particulier.

Voici quelques facteurs à considérer lors du choix d’un matériau :

Exigences de flexibilité :
Le matériau sélectionné doit avoir la flexibilité requise pour répondre aux besoins spécifiques des applications. Il existe différents types de polymères flexibles, tels que le polyimide (PI) et le polyester (PET), chacun ayant différents degrés de flexibilité.
Résistance à la température :
Le matériau doit être capable de résister à la plage de températures de fonctionnement de l'application sans déformation ni dégradation. Différents substrats flexibles ont des températures maximales différentes, il est donc important de choisir un matériau capable de supporter les conditions de température requises.
Propriétés électriques :
Les matériaux doivent avoir de bonnes propriétés électriques, telles qu'une faible constante diélectrique et une faible perte tangente, pour garantir une intégrité optimale du signal. La feuille de cuivre est souvent utilisée comme conducteur dans les circuits flexibles FPC en raison de son excellente conductivité électrique.
Propriétés mécaniques :
Le matériau choisi doit avoir une bonne résistance mécanique et être capable de résister à la flexion et à la flexion sans se fissurer ni se fissurer. Les adhésifs utilisés pour lier les couches d'un flexpcb doivent également avoir de bonnes propriétés mécaniques pour garantir stabilité et durabilité.
Compatibilité avec les procédés de fabrication :
Le matériau sélectionné doit être compatible avec les processus de fabrication impliqués, tels que le laminage, la gravure et le soudage. Il est important de prendre en compte la compatibilité des matériaux avec ces processus pour garantir des résultats de fabrication réussis.

En tenant compte de ces facteurs et en travaillant avec les fournisseurs de matériaux, des matériaux appropriés peuvent être sélectionnés pour répondre aux exigences de flexibilité, de résistance à la température, de performances électriques, de performances mécaniques et de compatibilité d'un projet de PCB flexible.

3. Préparation du substrat :

Lors de la phase de préparation du substrat, le film flexible sert de base au PCB. Et pendant la phase de préparation du substrat lors de la fabrication des circuits flexibles, il est souvent nécessaire de nettoyer le film flexible pour s'assurer qu'il est exempt d'impuretés ou de résidus susceptibles d'affecter les performances du PCB. Le processus de nettoyage implique généralement l’utilisation d’une combinaison de méthodes chimiques et mécaniques pour éliminer les contaminants. Cette étape est très importante pour garantir une bonne adhésion et liaison des couches suivantes.

Après le nettoyage, le film flexible est recouvert d'un matériau adhésif qui lie les couches entre elles. Le matériau adhésif utilisé est généralement un film adhésif spécial ou un adhésif liquide, qui est uniformément appliqué sur la surface du film flexible. Les adhésifs contribuent à assurer l'intégrité structurelle et la fiabilité des circuits imprimés flexibles en liant fermement les couches ensemble.

La sélection du matériau adhésif est essentielle pour garantir une bonne liaison et répondre aux exigences spécifiques de l’application. Des facteurs tels que la force de liaison, la résistance à la température, la flexibilité et la compatibilité avec d'autres matériaux utilisés dans le processus d'assemblage des PCB doivent être pris en compte lors de la sélection d'un matériau adhésif.

Après l'application de l'adhésif, le film flexible peut être traité ultérieurement pour les couches suivantes, par exemple en ajoutant une feuille de cuivre comme traces conductrices, en ajoutant des couches diélectriques ou des composants de connexion. Les adhésifs agissent comme de la colle tout au long du processus de fabrication pour créer une structure de PCB flexible, stable et fiable.

4. Revêtement en cuivre :

Après avoir préparé le substrat, l’étape suivante consiste à ajouter une couche de cuivre. Ceci est réalisé en laminant une feuille de cuivre sur un film flexible en utilisant de la chaleur et de la pression. La couche de cuivre agit comme un chemin conducteur pour les signaux électriques à l'intérieur du PCB flexible.

L'épaisseur et la qualité de la couche de cuivre sont des facteurs clés pour déterminer les performances et la durabilité d'un PCB flexible. L'épaisseur est généralement mesurée en onces par pied carré (oz/ft²), avec des options allant de 0,5 oz/ft² à 4 oz/ft². Le choix de l’épaisseur du cuivre dépend des exigences de conception du circuit et des performances électriques souhaitées.

Les couches de cuivre plus épaisses offrent une résistance plus faible et une meilleure capacité de transport de courant, ce qui les rend adaptées aux applications à haute puissance. D'un autre côté, des couches de cuivre plus fines offrent de la flexibilité et sont préférées pour les applications nécessitant de plier ou de plier le circuit imprimé.

Il est également important de garantir la qualité de la couche de cuivre, car tout défaut ou impureté peut affecter les performances électriques et la fiabilité du PCB de la carte flexible. Les considérations de qualité courantes incluent l'uniformité de l'épaisseur de la couche de cuivre, l'absence de trous d'épingle ou de vides et une bonne adhérence au substrat. Garantir ces aspects de qualité peut vous aider à obtenir les meilleures performances et longévité de votre PCB flexible.

5. Configuration des circuits :

À ce stade, le motif de circuit souhaité est formé en éliminant l’excès de cuivre à l’aide d’un agent chimique. La résine photosensible est appliquée sur la surface du cuivre, suivie d'une exposition et d'un développement aux UV. Le processus de gravure élimine le cuivre indésirable, laissant les traces de circuit, les plots et les vias souhaités.

Voici une description plus détaillée du processus :

Application de photorésist :
Une fine couche de matériau photosensible (appelé photorésist) est appliquée sur la surface du cuivre. Les photorésists sont généralement recouverts à l'aide d'un processus appelé revêtement par rotation, dans lequel le substrat tourne à des vitesses élevées pour garantir un revêtement uniforme.
Exposition à la lumière UV :
Un photomasque contenant le motif de circuit souhaité est placé sur la surface en cuivre recouverte de photorésist. Le substrat est ensuite exposé à la lumière ultraviolette (UV). La lumière UV traverse les zones transparentes du photomasque tout en étant bloquée par les zones opaques. L'exposition à la lumière UV modifie sélectivement les propriétés chimiques de la résine photosensible, selon qu'il s'agit d'une résine à tonalité positive ou négative.
Développement:
Après exposition à la lumière UV, la résine photosensible est développée à l'aide d'une solution chimique. Les photorésists aux tons positifs sont solubles dans les révélateurs, tandis que les photorésists aux tons négatifs sont insolubles. Ce processus élimine la résine photosensible indésirable de la surface du cuivre, laissant ainsi le motif de circuit souhaité.
Gravure:
Une fois que la résine photosensible restante définit le motif du circuit, l’étape suivante consiste à éliminer l’excès de cuivre. Un agent chimique (généralement une solution acide) est utilisé pour dissoudre les zones de cuivre exposées. L'agent de gravure élimine le cuivre et laisse les traces du circuit, les plots et les vias définis par la résine photosensible.
Retrait de la résine photosensible :
Après la gravure, la résine photosensible restante est retirée du PCB flexible. Cette étape est généralement réalisée à l'aide d'une solution de décapage qui dissout la résine photosensible, ne laissant que le motif du circuit en cuivre.
Inspection et contrôle qualité :
Enfin, le circuit imprimé flexible est minutieusement inspecté pour garantir l'exactitude du modèle de circuit et détecter tout défaut. Il s'agit d'une étape importante pour garantir la qualité et la fiabilité des PCB flexibles.

En effectuant ces étapes, le modèle de circuit souhaité est formé avec succès sur le PCB flexible, jetant ainsi les bases de l'étape suivante d'assemblage et de production.

6. Masque de soudure et sérigraphie :

Le masque de soudure est utilisé pour protéger les circuits et éviter les ponts de soudure lors de l'assemblage. Il est ensuite sérigraphié pour ajouter les étiquettes, logos et désignations de composants nécessaires à des fins de fonctionnalité et d'identification supplémentaires.

Ce qui suit est l'introduction du processus de masque de soudure et de sérigraphie :

Masque de soudure :
Application du masque de soudure :
Le masque de soudure est une couche protectrice appliquée sur le circuit en cuivre exposé sur le PCB flexible. Il est généralement appliqué à l’aide d’un procédé appelé sérigraphie. L'encre du masque de soudure, généralement de couleur verte, est sérigraphiée sur le PCB et recouvre les traces, plots et vias en cuivre, exposant uniquement les zones requises.
Durcissement et séchage :
Une fois le masque de soudure appliqué, le PCB flexible subira un processus de durcissement et de séchage. Le PCB électronique passe généralement par un four à convoyeur où le masque de soudure est chauffé pour durcir et durcir. Cela garantit que le masque de soudure offre une protection et une isolation efficaces au circuit.

Zones de tampons ouverts :
Dans certains cas, des zones spécifiques du masque de soudure sont laissées ouvertes pour exposer les plots de cuivre destinés au soudage des composants. Ces zones de plots sont souvent appelées plots Solder Mask Open (SMO) ou Solder Mask Defined (SMD). Cela permet un soudage facile et garantit une connexion sécurisée entre le composant et le circuit imprimé.

sérigraphie :
Préparation des œuvres d'art :
Avant la sérigraphie, créez des illustrations comprenant des étiquettes, des logos et des indicateurs de composants requis pour la carte PCB flexible. Cette œuvre d’art est généralement réalisée à l’aide d’un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO).
Préparation de l'écran :
Utilisez des illustrations pour créer des modèles ou des écrans. Les zones à imprimer restent ouvertes tandis que les autres sont bloquées. Cela se fait généralement en enduisant l'écran d'une émulsion photosensible et en l'exposant aux rayons UV à l'aide d'une œuvre d'art.
Application d'encre :
Après avoir préparé l'écran, appliquez l'encre sur l'écran et utilisez une raclette pour étaler l'encre sur les zones ouvertes. L'encre passe à travers la zone ouverte et se dépose sur le masque de soudure, ajoutant les étiquettes, logos et indicateurs de composants souhaités.
Séchage et durcissement :
Après la sérigraphie, le PCB flexible subit un processus de séchage et de durcissement pour garantir que l'encre adhère correctement à la surface du masque de soudure. Ceci peut être réalisé en laissant l'encre sécher à l'air ou en utilisant de la chaleur ou de la lumière UV pour durcir et durcir l'encre.

La combinaison du masque de soudure et de la sérigraphie offre une protection aux circuits et ajoute un élément d'identité visuelle pour faciliter l'assemblage et l'identification des composants sur le PCB flexible.

7. Assemblée de carte PCB de SMTde composants :

Lors de la phase d'assemblage des composants, les composants électroniques sont placés et soudés sur le circuit imprimé flexible. Cela peut être réalisé via des processus manuels ou automatisés, en fonction de l'échelle de production. Le placement des composants a été soigneusement étudié pour garantir des performances optimales et minimiser les contraintes sur le PCB flexible.

Voici les principales étapes impliquées dans l’assemblage des composants :

Sélection des composants :
Sélectionnez les composants électroniques appropriés en fonction de la conception du circuit et des exigences fonctionnelles. Ces éléments peuvent inclure des résistances, des condensateurs, des circuits intégrés, des connecteurs, etc.
Préparation des composants :
Chaque composant est préparé pour le placement, en s'assurant que les fils ou les coussinets sont correctement coupés, redressés et nettoyés (si nécessaire). Les composants montés en surface peuvent se présenter sous forme de bobine ou de plateau, tandis que les composants traversants peuvent être conditionnés en vrac.
Placement des composants :
Selon l'échelle de production, les composants sont placés manuellement ou à l'aide d'un équipement automatisé sur le PCB flexible. Le placement automatique des composants est généralement effectué à l'aide d'une machine pick-and-place, qui positionne avec précision les composants sur les bons plots ou la pâte à souder sur le PCB flexible.
Soudure:
Une fois les composants en place, un processus de soudure est effectué pour fixer définitivement les composants au PCB flexible. Cela se fait généralement à l'aide d'un brasage par refusion pour les composants montés en surface et d'un brasage à la vague ou à la main pour les composants traversants.
Soudure par refusion :
Lors du brasage par refusion, l'ensemble du PCB est chauffé à une température spécifique à l'aide d'un four de refusion ou d'une méthode similaire. La pâte à souder appliquée sur le plot approprié fond et crée une liaison entre le fil du composant et le plot du PCB, créant ainsi une connexion électrique et mécanique solide.
Soudage à la vague :
Pour les composants traversants, le brasage à la vague est généralement utilisé. La carte de circuit imprimé flexible passe à travers une vague de soudure fondue, qui mouille les fils exposés et crée une connexion entre le composant et la carte de circuit imprimé.
Soudure manuelle :
Dans certains cas, certains composants peuvent nécessiter une soudure manuelle. Un technicien qualifié utilise un fer à souder pour créer des joints de soudure entre les composants et le PCB flexible. Inspection et tests :
Après le soudage, le PCB flexible assemblé est inspecté pour garantir que tous les composants sont correctement soudés et qu'il n'y a pas de défauts tels que des ponts de soudure, des circuits ouverts ou des composants mal alignés. Des tests fonctionnels peuvent également être effectués pour vérifier le bon fonctionnement du circuit assemblé.

8. Test et inspection :

Pour garantir la fiabilité et la fonctionnalité des PCB flexibles, les tests et l'inspection sont essentiels. Diverses techniques telles que l'inspection optique automatisée (AOI) et les tests en circuit (ICT) aident à identifier les défauts, courts-circuits ou ouvertures potentiels. Cette étape garantit que seuls des PCB de haute qualité entrent dans le processus de production.

Les techniques suivantes sont couramment utilisées à ce stade :

Inspection optique automatisée (AOI) :
Les systèmes AOI utilisent des caméras et des algorithmes de traitement d’image pour inspecter les PCB flexibles à la recherche de défauts. Ils peuvent détecter des problèmes tels qu'un mauvais alignement des composants, des composants manquants, des défauts de joints de soudure tels que des ponts de soudure ou une soudure insuffisante, ainsi que d'autres défauts visuels. AOI est une méthode d'inspection des PCB rapide et efficace.
Tests en circuit (TIC) :
Les TIC sont utilisées pour tester la connectivité électrique et la fonctionnalité des PCB flexibles. Ce test consiste à appliquer des sondes de test à des points spécifiques du PCB et à mesurer les paramètres électriques pour vérifier les courts-circuits, les ouvertures et la fonctionnalité des composants. Les TIC sont souvent utilisées dans la production à grand volume pour identifier rapidement tout défaut électrique.
Tests fonctionnels :
En plus des TIC, des tests fonctionnels peuvent également être effectués pour garantir que le PCB flexible assemblé remplit correctement sa fonction prévue. Cela peut impliquer de mettre sous tension le PCB et de vérifier la sortie et la réponse du circuit à l'aide d'un équipement de test ou d'un appareil de test dédié.
Tests électriques et tests de continuité :
Les tests électriques consistent à mesurer des paramètres électriques tels que la résistance, la capacité et la tension pour garantir des connexions électriques appropriées sur le PCB flexible. Les tests de continuité vérifient les ouvertures ou les courts-circuits qui pourraient affecter la fonctionnalité du PCB.

En utilisant ces techniques de test et d'inspection, les fabricants peuvent identifier et corriger tout défaut ou défaillance des PCB flexibles avant qu'ils n'entrent dans le processus de production. Cela permet de garantir que seuls des PCB de haute qualité sont livrés aux clients, améliorant ainsi la fiabilité et les performances.

9. Mise en forme et conditionnement :

Une fois que le circuit imprimé flexible a passé l’étape de test et d’inspection, il passe par un processus de nettoyage final pour éliminer tout résidu ou contamination. Le PCB flexible est ensuite découpé en unités individuelles, prêtes à être emballées. Un emballage approprié est essentiel pour protéger le PCB pendant le transport et la manipulation.

Voici quelques points clés à considérer :

Emballage antistatique :
Étant donné que les PCB flexibles sont susceptibles d'être endommagés par les décharges électrostatiques (ESD), ils doivent être emballés avec des matériaux antistatiques. Des sacs ou plateaux antistatiques en matériaux conducteurs sont souvent utilisés pour protéger les PCB de l'électricité statique. Ces matériaux empêchent l'accumulation et la décharge de charges statiques susceptibles d'endommager les composants ou les circuits du PCB.
Protection contre l'humidité :
L'humidité peut nuire aux performances des PCB flexibles, en particulier s'ils présentent des traces métalliques exposées ou des composants sensibles à l'humidité. Les matériaux d'emballage qui fournissent une barrière contre l'humidité, tels que les sacs barrière contre l'humidité ou les sachets déshydratants, aident à empêcher la pénétration de l'humidité pendant l'expédition ou le stockage.
Amorti et absorption des chocs :
Les PCB flexibles sont relativement fragiles et peuvent facilement être endommagés par une manipulation brutale, un impact ou des vibrations pendant le transport. Les matériaux d'emballage tels que le papier bulle, les inserts en mousse ou les bandes de mousse peuvent fournir un amorti et une absorption des chocs pour protéger le PCB de tels dommages potentiels.
Étiquetage approprié :
Il est important d'avoir des informations pertinentes telles que le nom du produit, la quantité, la date de fabrication et les éventuelles instructions de manipulation sur l'emballage. Cela permet de garantir une identification, une manipulation et un stockage appropriés des PCB.
Emballage sécurisé :
Afin d'éviter tout mouvement ou déplacement des PCB à l'intérieur du colis pendant le transport, ils doivent être correctement sécurisés. Les matériaux d'emballage intérieurs tels que du ruban adhésif, des séparateurs ou d'autres fixations peuvent aider à maintenir le PCB en place et à éviter les dommages dus aux mouvements.

En suivant ces pratiques d'emballage, les fabricants peuvent garantir que les PCB flexibles sont bien protégés et arrivent à destination dans un état sûr et complet, prêts à être installés ou assemblés ultérieurement.

10. Contrôle qualité et expédition :

Avant d'expédier des PCB flexibles aux clients ou aux usines d'assemblage, nous mettons en œuvre des mesures de contrôle de qualité strictes pour garantir la conformité aux normes de l'industrie. Cela inclut une documentation complète, la traçabilité et le respect des exigences spécifiques du client. Le respect de ces processus de contrôle qualité garantit que les clients reçoivent des PCB flexibles fiables et de haute qualité.

Voici quelques détails supplémentaires sur le contrôle qualité et l’expédition :

Documentation:
Nous conservons une documentation complète tout au long du processus de fabrication, y compris toutes les spécifications, fichiers de conception et dossiers d'inspection. Cette documentation assure la traçabilité et nous permet d'identifier les problèmes ou écarts pouvant survenir lors de la production.
Traçabilité :
Chaque PCB flexible se voit attribuer un identifiant unique, nous permettant de suivre l'intégralité de son parcours, de la matière première à l'expédition finale. Cette traçabilité garantit que tout problème potentiel peut être rapidement résolu et isolé. Cela facilite également les rappels de produits ou les enquêtes si nécessaire.
Conformité aux exigences spécifiques du client :
Nous travaillons activement avec nos clients pour comprendre leurs exigences uniques et garantir que nos processus de contrôle qualité répondent à leurs exigences. Cela inclut des facteurs tels que des normes de performance spécifiques, des exigences en matière d'emballage et d'étiquetage, ainsi que toutes les certifications ou normes nécessaires.
Inspection et tests :
Nous effectuons une inspection et des tests approfondis à toutes les étapes du processus de fabrication pour vérifier la qualité et la fonctionnalité des cartes de circuits imprimés flexibles. Cela comprend une inspection visuelle, des tests électriques et d'autres mesures spécialisées pour détecter tout défaut tel que des ouvertures, des courts-circuits ou des problèmes de soudure.
Emballage et expédition :
Une fois que les PCB flexibles ont passé toutes les mesures de contrôle de qualité, nous les emballons soigneusement en utilisant des matériaux appropriés, comme mentionné précédemment. Nous veillons également à ce que l'emballage soit correctement étiqueté avec les informations pertinentes pour garantir une manipulation appropriée et éviter toute mauvaise manipulation ou confusion lors de l'expédition.
Méthodes d'expédition et partenaires :
Nous travaillons avec des partenaires maritimes réputés et expérimentés dans la manipulation de composants électroniques délicats. Nous choisissons la méthode d'expédition la plus appropriée en fonction de facteurs tels que la rapidité, le coût et la destination. De plus, nous suivons et surveillons les expéditions pour garantir qu’elles sont livrées dans les délais prévus.

En adhérant strictement à ces mesures de contrôle de qualité, nous pouvons garantir que nos clients reçoivent un PCB flexible fiable et de la plus haute qualité qui répond à leurs exigences.

En résumé,comprendre le processus de fabrication flexible des PCB est essentiel à la fois pour les fabricants et les utilisateurs finaux. En suivant des méthodes méticuleuses de conception, de sélection des matériaux, de préparation du substrat, de configuration des circuits, d'assemblage, de test et d'emballage, les fabricants peuvent produire des PCB flexibles qui répondent aux normes de qualité les plus élevées. En tant que composant clé des appareils électroniques modernes, les cartes de circuits imprimés flexibles peuvent favoriser l’innovation et apporter des fonctionnalités améliorées à diverses industries.