Quand devez-vous utiliser des câbles de circuits imprimés flexibles ?

Une question courante en matière de conception de PCB est « Quand dois-je utiliser un circuit flexible ? » Cette question peut venir de quelqu'un utilisant une solution de fils et câbles, de quelqu'un utilisant des matériaux de PCB rigides ou même de quelqu'un de tout nouveau dans la conception de PCB. Dans un blog précédent, nous avons parcouru les avantages de l'utilisation de câbles de circuits imprimés flexibles :

• Résout un problème d'emballage
• Réduction de l'espace et du poids nécessaires
• Réduction des coûts d'assemblage 
• Facilite le flexage dynamique
• Gestion thermique 
• Améliore l'esthétique du produit  
• Biocompatibilité
• Fiabilité accrue et diminution des risques d'erreur de l'opérateur 

Alors qu'il existe de nombreuses raisons de passer à une construction de circuits flexibles ou rigide-flex , les deux raisons prédominantes sont de résoudre un problème d'emballage ou de réduire l'espace et le poids du paquet électronique, qui sont souvent liés. L'espace, le poids et l'emballage, (SWaP) continueront d'être une force motrice dans la conception de câbles de PCB flexibles. La construction flexible et rigide-flex peut éliminer les connexions de fils et de soudure encombrantes et lourdes, économisant souvent 60 % ou plus en poids et en espace tout en réduisant la taille globale du paquet. Il n'est pas difficile d'imaginer un circuit flexible, mince et élégant comme un avantage à cette contrainte.

Les matériaux de câbles de circuits flexibles sont également conçus pour être pliés, repliés et flexibles. Cela permet à un concepteur de placer les composants électroniques et d'autres éléments fonctionnels dans la position optimale au sein du système électronique et d'utiliser le circuit flexible ou la construction rigide-flex pour fournir une connexion à 3 axes, sans pièces distinctes. C'est là que l'imagination d'un concepteur de PCB devient crucialement importante. Le flexible peut être fabriqué dans presque n'importe quelle forme, plié et replié autour des coins, et conçu pour se déplacer vers le haut et par-dessus une caractéristique dans le système électronique tout en réduisant le poids et l'espace. 

L'une de mes activités préférées est de travailler avec des concepteurs et des ingénieurs qui envisagent d'utiliser des circuits flexibles ou rigides-flexibles pour leurs applications. Comme le dit le proverbe, une image vaut mille mots et je dirais que le même concept peut être appliqué aux câbles de circuits imprimés flexibles. Parce que l'imagination d'un concepteur alimente tant d'applications "parfaites" pour le flex, les échantillons de flex déclenchent souvent des idées créatives. "Oh ! Je pense que quelque chose comme ça pourrait résoudre le problème sur lequel nous travaillons !" est une remarque courante. Aussi, le moment où vous voyez les yeux de quelqu'un s'illuminer d'une idée, et savez que quelque chose d'intéressant va émerger de la discussion. Certaines des choses communes qui suscitent ces idées sont les queues de flex de formes uniques, se divisant dans différentes directions, (qui savait que vous pouviez faire cela ?) circuits pliés en formes tridimensionnelles, et rigide-flex densement routés avec des queues réduisant considérablement l'espace nécessaire dans l'emballage.

Je pensais qu'il serait intéressant de terminer ce blog avec différents exemples d'applications qui ont utilisé des circuits flex et rigides-flexibles pour résoudre des problèmes d'emballage et réduire l'espace et le poids dans l'espoir qu'ils suscitent des pensées créatives sur les façons dont le flex pourrait être utilisé dans une application à venir.

Je dirige souvent une présentation sur la conception de circuits flexibles avec l'histoire d'une recherche et sauvetage par les forces de l'ordre, tentant de localiser une petite fille qui s'était enfuie dans un champ de maïs haut et dense. Les outils qu'ils ont utilisés ce soir-là incluaient le GPS du tracteur qui avait planté le champ, des drones pour survoler les champs, des hélicoptères avec imagerie infrarouge pour une perspective plus large, et tout cela communiquant via des radios de 800 mégahertz ou des téléphones portables.  La raison pour laquelle j'utilise cet exemple est que TOUS ces outils déployés contiennent du flex ou du rigide-flex dans le système électronique.  Il est facile d'imaginer comment le flex a été bénéfique pour le poids, l'espace et l'emballage dans ces applications.

Les dispositifs portables représentent une autre manière simple d'imaginer une application pour les matériaux de câbles de circuits flexibles. Cela pourrait être quelque chose porté sur les vêtements, utilisé pour le suivi de la condition physique, ou une application médicale portable.  Encore une fois, il est facile de comprendre comment un câble de circuit imprimé flexible est parfaitement adapté pour des produits qui vont être portés sur le corps, offrant un poids plus léger et la capacité d'absorber les mouvements d'une manière que les fils et câbles ou les cartes de câbles rigide-flex ne le peuvent pas.

Les applications portables sont un autre excellent exemple. Les smartphones d'aujourd'hui contiennent certaines des constructions de câbles rigides-flexibles les plus complexes que j'ai vues, et pourtant, ils sont emballés dans quelque chose que nous pouvons tous facilement transporter dans nos poches. Cela ne serait pas possible sans des matériaux légers et flexibles aidant à réduire le poids et à optimiser l'emballage.

Un autre domaine d'application dans lequel la flexibilité est cruciale est l'industrie automobile. Non seulement le poids est l'ennemi de l'économie de carburant, mais les véhicules d'aujourd'hui contiennent plus d'électronique que jamais, et cette tendance devrait se poursuivre. Les capteurs, les systèmes de navigation et la connexion des capteurs ABS et des airbags ne sont que quelques-unes des applications de câbles de circuits imprimés flexibles dans les véhicules.

Pour répondre à cette question initiale, « Quand dois-je utiliser un circuit flexible ? », il y a des réponses évidentes telles que lorsqu'on essaie de faire tenir des électroniques plus complexes dans un petit emballage, lorsque la capacité de connexion en 3 dimensions est critique, et lorsque le poids est une préoccupation. Ce sont tous des défis courants auxquels un concepteur de PCB est confronté. Mon défi pour vous ici est de vous arrêter quelques minutes, d'engager votre imagination et de réfléchir aux façons dont les matériaux flexibles pourraient résoudre votre prochain défi de conception.

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