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PCB Semi-Flex vs PCB Flex

by Jeffrey Beauchamp, Director of Technology & Engineering - NCAB Group USA

Les circuits imprimés flexibles permettent de placer des PCB dans des espaces relativement petits. Ils offrent également aux concepteurs et ingénieurs plus de latitude pour éviter de concevoir un produit entier autour des exigences d’un circuit imprimé rigide. Lorsqu’ils choisissent des PCB qui peuvent se plier, les ingénieurs ont le choix entre des PCB flexibles et semi-flexibles. Voici un comparatif de ces deux types de PCB et de leurs utilisations dans les appareils électroniques modernes.

En quoi les PCB semi-flexibles sont-ils différents des PCB flexibles?              

La principale différence technologique entre un PCB flexible et un PCB semi-flexible est qu’un PCB flexible est construit sur une base d’un film de polymère flexible. Ce film rend le circuit entièrement flexible, ce qui lui permet d’être plié et manipulé facilement sans dommage. Une couche de revêtement polymère mince (coverlay ou vernis souple) est ajoutée pour protéger les pistes.

En revanche, un PCB semi-flexible ne peut être plié que dans certaines zones qui ont été usinées pour. En conséquence, le PCB ne se plie que de manière prédéterminée et dans des zones définies. Les graphiques ci-dessous illustrent le concept d’un PCB semi-flexible.

À l’exception des zones flexibles, un circuit imprimé semi-flexible est rigide et ressemble davantage à un circuit imprimé rigide traditionnel. En effet, les PCB semi-flexibles sont fabriqués à l’aide d’un process de fraisage utilisant un outil spécifique avec un contrôle en profondeur jusqu’à ce que la matière soit extrêmement mince et flexible. La section flexible est réalisée pour empêcher toute fissure, ce qui lui permet de se plier plus ou moins librement. Ici, nous pouvons également voir une image de micro-section d’un PCB semi-flex.

Microsection of semi-flex PCB | NCAB Group

Les PCB semi-flexibles peuvent également être fabriqués à l’aide de stratifiés à core mince qui sont utilisés pour les applications de flexion statique. Les feuillards de cuivre RA (rolled annealed) sont recommandés pour éviter les fissures et permettre d’améliorer la fiabilité de la partie flexible.

L’une des différences les plus importantes entre les PCB semi-flexibles et flexibles est qu’un PCB semi-flex ne peut se plier qu’un nombre de fois limité. Cette technologie ne convient en aucun cas à des applications dynamiques.

Alors que les PCB flexibles ordinaires peuvent être pliés plusieurs fois sans dommage, un PCB semi-flex se fissurera ou se cassera suite à une flexion répétée.

En conséquence, la meilleure utilisation des PCB semi-flex réside dans les applications « flex-to-install ». Cependant, la plupart des panneaux semi-flex peuvent se plier plus d’une fois. Cela permet à la fois l’installation et la maintenance future avec un risque minimal de dommages, à condition que le circuit imprimé ne soit pas soumis à des flexions fréquentes.

Avantages des PCB Semi-Flexibles

Les PCB semi-flexibles offrent de nombreux avantages aux concepteurs. Premièrement, ils permettent d’économiser de l’espace de la même manière que les cartes flexibles. Leur capacité à se plier pendant l’installation permet d’intégrer un circuit relativement grand dans un espace réduit. Lorsqu’ils sont conçus et fabriqués correctement, les PCB semi-flexibles sont également très fiables.

Les circuits imprimés semi-flexibles offrent également des économies considérables par rapport aux circuits imprimés flexibles. Ceci est dû au fait que la partie flexible du circuit imprimé est obtenue en réduisant l’épaisseur du matériau FR4 via un fraisage à profondeur contrôlée.

Les PCB flexibles, en comparaison, utilisent un substrat de polyamide beaucoup plus coûteux pour obtenir une plus grande flexibilité. Bien qu’il y ait encore des situations dans lesquelles les capabilités de pliage d’un PCB flexible sont requises, il est préférable d’utiliser des PCB semi-flex dans la mesure du possible pour contrôler les coûts.

Règles générales de conception des PCB semi-flexibles

Comme pour tous les PCB, les règles de conception pour un PCB semi-flexible robuste et fiable sont nombreuses. Il y a, cependant, quelques règles générales que les ingénieurs doivent garder à l’esprit lors de la conception d’un PCB semi-flexible.

La plus importante de ces règles est que l’axe de pliage devrait toujours être dans le même sens. Bien qu’il soit possible de construire des cartes avec des zones de flexions différentes suivant 2 axes de pliage distincts, le coût est plus élevé en raison du besoin d’étapes de fabrication supplémentaires.

Le positionnement des trous des composants est également important lors de la conception d’un circuit imprimé semi-flexible. Une bonne règle de base est de laisser au moins un millimètre d’espace entre les trous des composants sur le circuit imprimé et la partie flexible de la carte.

Quand utiliser des PCB semi-flexibles ?

Les PCB semi-flexibles sont conçus pour être pliés uniquement durant l’installation et éventuellement pour la maintenance future. Leur nature flexible fait également des PCB semi-flex un bon choix de conception pour les applications dans lesquelles l’espace est une considération majeure. Si la zone courbée de la carte subit une contrainte dynamique, il est préférable de sélectionner un circuit imprimé flexible.

Les PCB semi-flexibles se retrouvent dans de nombreuses applications courantes. Les automobiles, les équipements industriels et même l’électronique de sécurité utilisent largement cette catégorie de circuits imprimés. Divers facteurs influent sur le choix entre les PCB rigides, flexibles et semi-flexibles. Ces facteurs comprennent l’espace disponible, les contraintes, les propriétés thermiques et le coût. Choisir le bon type de PCB est essentiel pour réussir l’ingénierie et la fabrication de produits électroniques. Pour en savoir plus sur ces technologies de PCB, vous pouvez télécharger nos outils de conception (Outils de conception de circuit imprimé – NCAB Group France) semi-flex ou flex, ou contacter notre bureau local.

Design Guidelines for Semi-flex PCBs (printed circuit boards) | NCAB Group

Télécharger nos règles de conception pour les PCB semi-flexibles

Pour éviter de partir sur de mauvaises bases, nous avons mis au point des règles de conception, que nous utilisons comme liste de contrôle.