Si vous vous êtes intéressé à l'électronique et à la conception de circuits imprimés, vous avez probablement rencontré le terme « circuit imprimé flexible et rigide ». Les PCB rigides-flexibles gagnent en popularité en raison de leur flexibilité, de leur durabilité et de leurs capacités d'économie d'espace. En combinant des substrats flexibles et rigides sur une seule carte, les concepteurs peuvent maximiser la fonctionnalité de leurs appareils tout en minimisant les contraintes de taille. Ici, dans ce guide complet, Capel plongera dans les étapes de base et les meilleures pratiques pour concevoir un PCB rigide-flexible. Que vous soyez un professionnel chevronné ou un nouveau venu dans la conception de PCB, cet article vous fournira les connaissances et les outils dont vous avez besoin pour créer avec succès des PCB flexibles rigides robustes et fiables.

Table des matières:

Comprendre les circuits imprimés Rigid-Flex

Avantages de la carte PCB rigide-flexible

Considérations de conception pour les PCB flexibles et rigides

Processus de conception de PCB rigide-flexible

Outils et logiciels pour la conception de PCB rigides-flexibles

Test et fabrication de PCB rigides-flexibles

En conclusion

Comprendre le câble rigide PCB :

Avant de se lancer dans le processus de conception, il est essentiel de bien comprendre ce qu'est un PCB rigide-flexible. Un PCB rigide-flexible est un circuit imprimé hybride qui combine des substrats flexibles et rigides en une seule structure. En intégrant des circuits imprimés flexibles avec des pièces rigides, ces cartes augmentent la fiabilité, réduisent la taille et augmentent la durabilité par rapport aux PCB traditionnels. Les régions flexibles permettent une configuration 3D, tandis que les pièces rigides assurent stabilité et support à l'assemblage.

Avantages du panneau flexible rigide :

L'utilisation de PCB rigides-flexibles présente plusieurs avantages qui en font un choix attrayant pour de nombreuses applications. Ces avantages

inclure:

Gain de place :L'un des principaux avantages des PCB rigides-flexibles est leur capacité à économiser de l'espace. Ces cartes intègrent plusieurs cartes dans une structure compacte en éliminant les connecteurs et le câblage. Cela réduit non seulement la taille globale de l'appareil électronique, mais également son poids, ce qui le rend adapté aux applications portables compactes.

Fiabilité améliorée :Les PCB rigides et flexibles ont une fiabilité plus élevée que les PCB conventionnels. La combinaison de substrats flexibles et rigides assure la stabilité de l'assemblage, réduisant ainsi les risques de casse ou de défaillance. La partie flexible absorbe les contraintes mécaniques et évite les dommages dus aux vibrations, aux chocs ou aux changements de température. Cette fiabilité améliorée garantit que les appareils électroniques restent fonctionnels même dans des conditions environnementales difficiles.

Flexibilité de conception :Les cartes de circuits imprimés rigides et flexibles offrent une flexibilité de conception inégalée. Ils prennent en charge les configurations 3D et les mises en page complexes, permettant aux concepteurs de créer des solutions innovantes et compactes pour les appareils électroniques complexes. Cette flexibilité ouvre la possibilité de conceptions uniques et personnalisées adaptées à des applications spécifiques.

Durabilité améliorée :En éliminant les connecteurs et les câbles, les PCB rigides-flexibles minimisent les risques associés aux connexions desserrées ou à la fatigue des fils. L’absence de pièces mobiles augmente encore la durabilité car il y a moins de points de défaillance. De plus, la partie flexible du PCB présente une excellente résistance aux vibrations, aux chocs et aux changements de température extrêmes, ce qui la rend adaptée aux environnements difficiles.

Rentable :Bien que le coût initial des circuits imprimés Rigid Flex puisse être légèrement plus élevé que celui des circuits imprimés rigides traditionnels, ils peuvent permettre d'économiser de l'argent à long terme. L'élimination des connecteurs et du câblage réduit la complexité et le temps d'assemblage, ce qui réduit les coûts de main d'œuvre. De plus, la fiabilité et la durabilité des panneaux rigides-flexibles peuvent réduire les dépenses de maintenance et de réparation, améliorant ainsi la rentabilité globale à long terme.

Considérations de conception pour le guide de conception rigide et flexible :

La conception d'un PCB rigide-flexible nécessite un examen attentif de divers facteurs pour garantir des performances et une fiabilité optimales.

Voici quelques considérations clés en matière de conception à garder à l’esprit :

un. Contraintes mécaniques :Comprendre et analyser les contraintes mécaniques des équipements. Déterminez la zone de pliage requise, l'angle de pliage et tous les connecteurs ou composants pouvant nécessiter un support supplémentaire. Les sections flexibles sont conçues pour résister à des flexions et à des pliages répétés sans compromettre leur fonctionnalité.

b. Routage des traces :Assurez un routage de trace approprié pour maintenir l’intégrité du signal. Évitez de placer des traces à proximité des zones de courbure pour minimiser le risque de courts-circuits ou d'interférences de signal. Maintenez un espacement approprié entre les traces pour éviter la diaphonie et la dégradation du signal. Envisagez d'utiliser des traces à impédance contrôlée pour les signaux à grande vitesse afin de minimiser les réflexions et les pertes de signaux.

c. Placement des composants :Optimisez le placement des composants pour garantir la stabilité et éviter les interférences avec les zones courbes. Tenez compte de la taille, du poids et des caractéristiques thermiques des composants pour éviter les concentrations de contraintes dans les zones flexibles. Placez les composants plus lourds sur des sections rigides pour plus de stabilité et évitez de placer des composants hauts qui pourraient gêner la flexion ou le pliage de la planche.

d. Sélection des matériaux :Sélectionnez des matériaux adaptés aux parties flexibles et rigides du PCB. Tenez compte de la flexibilité, de la résistance à la chaleur et de la compatibilité avec les processus de fabrication. Les matériaux flexibles doivent avoir une bonne aptitude à la flexion et une bonne durabilité, tandis que les matériaux rigides doivent avoir une résistance mécanique suffisante. Assurez-vous que le matériau sélectionné est compatible avec le processus d’assemblage et de soudure.

e. Bilan de cuivre :Maintient une répartition équilibrée du cuivre sur le PCB pour éviter la déformation, la fissuration ou d'autres défaillances mécaniques. Utilisez une épaisseur de cuivre et une répartition des motifs appropriées pour minimiser les concentrations de contraintes. Évitez les traces de cuivre lourdes ou la densité de cuivre élevée dans les zones flexibles pour éviter les contraintes mécaniques et les défaillances.

F. Conception pour la fabricabilité :Travailler en étroite collaboration avec les fabricants tout au long du processus de conception pour garantir la fabricabilité des PCB flex-rigides. Tenez compte des capacités et des limites des processus de fabrication et d'assemblage, tels que le laminage, le perçage et la gravure. Optimisez les conceptions pour simplifier la fabrication, l’assemblage et les tests.

Processus de conception de PCB rigide-flexible :

La conception d'un PCB rigide-flexible robuste implique plusieurs étapes critiques pour garantir une conception réussie et fiable. Voici une étape par étape

guide du processus de conception :

Définir les exigences de conception :Commencez par définir clairement les exigences du projet, y compris la fonctionnalité souhaitée, les spécifications électriques et les contraintes mécaniques. Cela fournira une base solide pour le processus de conception.

Conception schématique :Créez des schémas de circuits pour établir les connexions électriques et le placement des composants. Cette étape permet de déterminer la disposition globale du PCB et garantit que tous les composants nécessaires sont inclus.

Définition de la forme de la planche :Déterminez la taille et la forme globales de la planche rigide-flexible. Tenez compte de la taille de l'équipement et des éventuelles contraintes mécaniques, telles que l'espace disponible ou les exigences d'installation spécifiques.

Placement des composants :Placez les composants sur une partie rigide de la carte, en veillant à un espacement adéquat pour les traces de cuivre. Pensez à la gestion thermique et évitez de placer des composants susceptibles d’interférer avec les pièces flexibles. Cette étape permet d'optimiser la disposition en termes de performances et de fabricabilité.

Routage des traces :Acheminez les traces de cuivre sur la carte, en plaçant les signaux critiques sur des composants aussi rigides que possible. Portez une attention particulière à l'adaptation d'impédance, à la gestion du bruit et évitez les croisements de signaux à grande vitesse. Suivez les meilleures pratiques en matière d’intégrité du signal et tenez compte de toutes les exigences spécifiques pour les conceptions rigides-flexibles.

Conception flexible :Une fois le câblage rigide terminé, concentrez-vous sur le câblage de la partie flexible des circuits imprimés. Notez les exigences d’empilement, de largeur de trace et d’espacement fournies par le fabricant. Assurez-vous que la conception respecte les directives de conception des circuits imprimés flexibles du fabricant pour garantir la fiabilité et la durabilité.

Validez la conception :Effectuez une vérification approfondie de la conception à l’aide des outils logiciels appropriés. Cela comprend la vérification des règles de conception (DRC), la vérification des règles électriques (ERC) et l'analyse de l'intégrité du signal. Vérifiez que la conception répond à toutes les exigences et garantit une fonctionnalité appropriée.

Génération de documents de fabrication :Générer tous les documents de fabrication nécessaires selon les exigences du fabricant. Cela inclut la création de fichiers Gerber, de fichiers de perçage et de dessins d'assemblage. S'assurer que les documents de fabrication reflètent fidèlement la conception et fournissent toutes les informations requises pour la fabrication et l'assemblage.

Examen avec le fabricant :Travaillez en étroite collaboration avec le fabricant de votre choix pour examiner la conception et vous assurer qu'elle répond à ses capacités de fabrication et d'assemblage. Travaillez avec le fabricant pour résoudre toute question ou préoccupation et apporter les ajustements nécessaires à la conception.

Outils et logiciels pour la conception de PCB rigides-flexibles :

La conception de circuits flexibles et rigides nécessite l'utilisation d'outils et de logiciels spécialisés pour garantir des résultats précis et fiables. Voici

quelques outils logiciels populaires utilisés dans l’industrie :

un. Concepteur Altium :Connu pour ses capacités de conception complètes, Altium Designer propose une modélisation 3D, une vérification des règles de conception, une analyse de l'intégrité du signal et une interface conviviale.

b. Cadence Allegro :Cadence Allegro fournit un ensemble d'outils puissants pour la conception de PCB rigides-flexibles. Il fournit des fonctionnalités avancées pour le routage, la conception à grande vitesse et la gestion des contraintes.

c. Expédition Mentor :Mentor Xpedition est largement utilisé pour les conceptions de PCB complexes, y compris les PCB rigides-flexibles. Il fournit une vaste bibliothèque de composants, une vérification complète des règles de conception et une analyse de l'intégrité du signal.

d. PCB Aigle :Eagle PCB est un choix populaire pour les débutants et les petits projets. Il offre une interface intuitive, des éditeurs de capture et de mise en page de schémas et une configuration flexible des règles de conception.

e. OuCAD :OrCAD PCB Designer est un progiciel polyvalent qui prend en charge la conception complète de circuits imprimés, y compris les circuits imprimés rigides et flexibles. Il fournit des fonctionnalités telles que la vérification de la conception pour la fabricabilité (DFM), le retour de conception en temps réel et le routage à grande vitesse.

f. SolidWorks :Il s'agit d'un logiciel de conception mécanique populaire qui peut être utilisé conjointement avec un logiciel de conception de PCB pour créer des modèles 3D précis de composants flexibles de PCB. Il permet de visualiser le PCB sous forme assemblée et aide à identifier toute interférence potentielle ou problème de montage.

g. COUSSINS :PADS est un logiciel de conception de PCB de Mentor Graphics, qui fournit des fonctions complètes de conception et de simulation. Il offre des fonctionnalités adaptées à la conception de PCB rigides-flexibles, notamment une vérification flexible des règles de conception et une visualisation 3D dynamique.

h. KiCad :KiCad est un logiciel de conception de PCB open source qui fournit des outils de conception complets pour la conception de PCB rigides-flexibles. Il fournit une interface intuitive, des capacités de capture de schémas et d'éditeur de mise en page, et prend en charge une conception et un routage flexibles des PCB.

je. PCB SOLIDWORKS :Ce logiciel combine des capacités de conception mécanique et électrique, ce qui le rend idéal pour la conception de cartes rigides-flexibles. Il permet une collaboration efficace entre les équipes de conception mécanique et électrique et garantit une intégration précise des composants flexibles et rigides des PCB.

Lors du choix d'un outil logiciel pour la conception de PCB rigides-flexibles, il est important de prendre en compte des facteurs tels que la complexité de la conception, l'expertise de l'équipe de conception et les contraintes budgétaires. Il est recommandé d'évaluer les caractéristiques, la fonctionnalité et la convivialité des différents outils avant de prendre une décision. Shenzhen Capel fabrique des circuits imprimés flexibles et rigides depuis 2009. Pour toute question, n'hésitez pas à nous contacter.

Test et fabrication de PCB flexibles semi-rigides :

Une fois la conception terminée, la combinaison des considérations de test et de fabrication est essentielle à la réussite de la mise en œuvre.

d'un PCB rigide-flexible. Voici quelques étapes clés du processus de test et de fabrication :

un. Développement de prototypes :Un prototype de conception de PCB rigide-flexible doit être créé avant de passer à la production en série. Le prototypage permet des tests et une validation approfondis des conceptions. Il est utile de détecter rapidement les défauts de conception ou les problèmes potentiels afin que les modifications nécessaires puissent être apportées.

b. Examen de la fabrication :En étroite collaboration avec le fabricant, la conception est examinée pour garantir qu'elle est capable d'être fabriquée et assemblée. Discutez des recommandations de fabrication telles que la sélection des matériaux, la conception de l'empilement et les exigences spécifiques pour les zones rigides et flexibles. Cette étape est essentielle pour garantir un processus de fabrication et d’assemblage fluide.

c. Conception pour la testabilité (DFT) :Tenez compte des aspects de conception qui améliorent la testabilité des PCB rigides-flexibles. Implémentez des fonctionnalités telles que des points de test, des cartes d'accès ou un autotest intégré (BIST) pour faciliter les tests pendant la fabrication et tout au long du cycle de vie du produit. Les considérations DFT aident à simplifier le processus de test et à détecter tout problème potentiel.

d. Inspection optique automatisée (AOI) :Utilisez le système AOI pour effectuer une inspection optique automatisée du PCB rigide-flexible fabriqué. Les systèmes AOI peuvent détecter des défauts de fabrication potentiels tels que des courts-circuits, des ouvertures, des composants mal alignés ou des joints de soudure. Cette étape garantit la qualité et la fiabilité des planches fabriquées.

e. Test de fiabilité :Un test de fiabilité strict est effectué sur la carte rigide-flexible fabriquée. Ces tests comprennent des tests de contrainte environnementale, des cycles thermiques, des tests de vibrations et des tests fonctionnels de la carte. Les tests de fiabilité vérifient la durabilité et les performances du PCB dans des conditions réelles.

F. Documentation de conception :Tenir à jour une documentation de conception complète, y compris la nomenclature des matériaux (BOM), les dessins d'assemblage, les plans de test et les spécifications de test. Ce document est essentiel pour le dépannage, les réparations et les révisions futures. Il peut être utilisé comme référence pour tout le cycle de vie du produit.

En suivant ces étapes, les fabricants de circuits imprimés Capel peuvent garantir la réussite des tests et de la fabrication de cartes rigides-flexibles, ce qui donne lieu à des produits fiables et de haute qualité.

En résumé:

La conception et la fabrication de circuits imprimés rigides et flexibles nécessitent une compréhension approfondie des aspects mécaniques, électriques et de fabrication impliqués. Suivant les principes décrits dans ce guide, Capel garantit la conception, les tests et la fabrication réussis de PCB flex-rigides robustes et fiables. Rigid-flex économise de l'espace, améliore la durabilité et la flexibilité, ce qui en fait une solution précieuse dans diverses industries. Il est important de rester à jour avec les derniers outils de conception, matériaux et processus de fabrication pour utiliser pleinement le potentiel des PCB rigides-flexibles et contribuer à l'innovation en matière de conception électronique. En mettant en œuvre ces stratégies, Capel crée des solutions PCB de pointe qui répondent aux besoins en constante évolution de l'industrie électronique.
Shenzhen Capel Technology Co., Ltd. a créé sa propre usine de circuits imprimés rigides flexibles en 2009 et est un fabricant professionnel de circuits imprimés rigides flexibles. Avec 15 ans d'expérience riche en projets, un flux de processus rigoureux, d'excellentes capacités techniques, des équipements d'automatisation avancés, un système de contrôle de qualité complet, Capel dispose d'une équipe d'experts professionnels pour fournir aux clients mondiaux des cartes flexibles rigides de haute précision et de haute qualité, Hdi Rigid. Flex Pcb, fabrication de circuits imprimés flexibles rigides, circuits imprimés flexibles rigides à rotation rapide, prototypes de circuits imprimés à rotation rapide. Nos services techniques avant-vente et après-vente réactifs et notre livraison dans les délais permettent à nos clients de saisir rapidement les opportunités de marché pour leurs projets.