Méthodes de terminaison pour carte de circuit imprimé flexible

Tara Dunn
|  Created: September 15, 2019  |  Updated: September 10, 2020

Quelles sont les méthodes de terminaison courantes utilisées dans les applications avec circuits flexibles ?

Je pense qu'il est important de savoir que fondamentalement, tout connecteur que vous choisiriez pour des circuits imprimés rigides peut également être assemblé sur un circuit flexible. Les connecteurs traditionnels à trous traversants et SMT, les connecteurs circulaires à haute densité, les connecteurs D-Subminiature, les connecteurs à broche et à douille, avec ou sans plomb, sont autant d'options à envisager avec les matériaux flexibles. Cela dit, je vais m'écarter un peu du sujet, avec la promesse de NE PAS oublier de revoir et d'appliquer les règles de conception recommandées lorsque des raidisseurs sont nécessaires pour soutenir la zone des connecteurs. Dans de nombreux cas, les connecteurs eux-mêmes sont plus lourds que les matériaux flexibles, ce qui peut provoquer des tensions et des fissures dans les conducteurs en l’absence de renfort supplémentaire. Mais, pour revenir au sujet, dans le blog d'aujourd'hui, nous parlerons de quelques méthodes de terminaison qui sont plus spécifiques aux circuits flexibles : les connecteurs ZIF, les doigts flexibles non supportés et les contacts sertis.

 Connecteurs ZIF (Zero Insertion Force) :

Les connecteurs à force d'insertion nulle sont l'une des méthodes de connexion les plus populaires et présentent plusieurs avantages. Le circuit flexible peut être inséré et retiré plusieurs fois avec peu d'usure mécanique sur les pistes de cuivre. Les connecteurs ZIF contiennent souvent des verrouillages mécaniques qui se fixent sur les pistes exposées, assurant une connexion durable et robuste. L'insertion du flex directement dans le connecteur ZIF homologue sur la carte rigide peut éliminer la nécessité d'un connecteur homologue, ce qui peut entraîner une réduction du profil de connexion, en maintenant le coût et le poids au minimum.

Il y a quelques éléments dont vous devez tenir compte lorsque vous concevez un flex qui sera directement raccordé à un connecteur ZIF. Premièrement, l'épaisseur globale dans la zone de raccord est critique. En général, l'exigence d'épaisseur commune à partir de l'extrémité du circuit inséré dans le connecteur est de 0,012" +/- 0,002".  Souvent, l'épaisseur totale du circuit flexible est plus fine que cela et nécessite l'ajout d'un raidisseur en polyimide dans la zone de contact pour atteindre cette épaisseur. Encore une fois, en nous écartant légèrement du sujet, n'oublions pas que les points d'extrémité de la couverture finale et du raidisseur doivent se chevaucher d'au moins 0,030" pour éviter d'ajouter un point de contrainte au circuit.

 La deuxième chose à prendre en compte et à intégrer dans la conception est que la tolérance de contour pour les terminaisons ZIF est souvent de +/- 0,0002". Cette spécification est plus stricte que ne le permet un outillage standard et peut nécessiter un outillage spécialisé. Le découpage au laser du contour ou un outillage de classe A est souvent utilisé pour satisfaire des exigences strictes.

 Enfin, il est important de prendre en compte l'impact que votre choix de finition de surface peut avoir si plusieurs insertions sont nécessaires. Si vous spécifiez une métallisation mince, des insertions et des retraits répétés peuvent rayer le métal mince, et exposer le métal en dessous.

Doigts flexibles non soutenus :

Cette option de terminaison est hautement personnalisable et combine essentiellement des extensions de conducteurs qui ne sont pas encapsulés par des matériaux de couverture ou des matériaux de base sur trois côtés. Cela crée un conducteur "flottant" qui est accessible de chaque côté du flex. Ces doigts flexibles peuvent être fabriqués sur mesure pour répondre à des exigences spécifiques en matière de pas, de longueur et de positionnement et assurer une terminaison robuste tout en conservant une certaine souplesse pendant l'installation et l'utilisation. Cette méthode permet une connexion directe et aisée aux PCB ou à d'autres composants. Ces doigts flexibles non supportés peuvent être droits, ou ils peuvent être pliés pour l'assemblage SMT.

 Alors que cette méthode de terminaison peut n'exiger que l'épaisseur du doigt comme simple extension du conducteur en cuivre, la zone des doigts est plus souvent conçue pour des doigts plus épais et plus robustes qui se rétrécissent jusqu'à une épaisseur de cuivre plus fine dans la zone de flexion. En général, l'épaisseur du conducteur dans la zone des doigts est de 0,010", les zones autres que les doigts étaient prégravées pour obtenir un poids de cuivre plus fin. Ces doigts sont ensuite formés, généralement par ablation au laser, ce qui permet d'enlever du matériau sur trois côtés de la zone des doigts. Cette option a l'avantage d'être personnalisable pour répondre aux exigences exactes de la demande, mais il faut également avertir que le traitement supplémentaire pour cette option augmentera les coûts. De plus, cette solution est susceptible d'endommager la zone des doigts avant l'assemblage. Pour atténuer ce risque, il est courant de minimiser les dommages dans la zone non supportée des doigts en connectant tous les doigts à une barre omnibus qui maintient tous les doigts alignés. 

Contacts sertis et connecteurs à déplacement :

Une troisième option consiste à sertir mécaniquement des broches sur chaque conducteur. Cette méthode assure une robuste connexion mécanique et électrique en perçant le circuit et en enroulant le contact autour de chaque conducteur. Cette méthode offre deux options de raccord, mâle et femelle, et généralement en deux emplacements standard qui répondent à la plupart des besoins du marché. Des boîtiers Centerline sont également disponibles pour encapsuler le contact. Cette option n'est pas aussi personnalisable que la méthode de terminaison de doigt non supportée, mais c'est une option moins coûteuse qui offre également une alternative de connexion robuste. 

Pour répondre à la question initiale, presque toutes les options de connecteurs peuvent être utilisées dans les conceptions de circuits flexibles. Mais il existe trois méthodes de terminaison communes qui sont propres au flex : les connecteurs ZIF, les doigts flexibles non supportés et les contacts sertis et les connecteurs à déplacement. Chacune de ces options présente des avantages, des inconvénients et des critères de conception spécifiques dont il faut tenir compte.   

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Tara est une experte reconnue de l'industrie, avec plus de 20 années de collaboration avec des ingénieurs, concepteurs, fabricants, organisations d'approvisionnement et utilisateurs de cartes de circuits imprimés. Son expertise porte sur les technologies flexibles et rigides-flexibles, les technologies additives et les projets à développement court. Elle fait partie des piliers du secteur, étant capable de se mettre rapidement au courant dans une grande diversité de sujets, soutenue par son site de référence technique PCBadvisor.com. Elle contribue régulièrement aux événements industriels en tant que conférencière, avec notamment une colonne dans le magazine PCB007.com et le site Geek-a-palooza.com. Son entreprise, Omni PCB, est connue pour ses réponses rapides sous 24 heures, sa capacité à réaliser des projets sur la base de spécifications uniques : délai, technologie et volume.

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