Pourquoi la technologie flex-rigide n'est-elle pas utilisée dans toutes les applications ?

Pourquoi la technologie flex-rigide n'est-elle pas utilisée dans toutes les applications ?

Bonne question ! La technologie flex-rigide est une solution hybride, à mi-chemin entre cartes rigides et circuits flexibles, qui combine les aspects les plus favorables des deux. La partie flexible permet de résoudre les problèmes d'espace, de poids et de conditionnement, car elle peut être courbée, pliée et fléchie, soit lors de l'installation (flex to install), soit lors de l'utilisation finale (flex dynamic). La partie rigide peut supporter des zones de composants denses, ce qui permet d'utiliser un plus grand nombre de couches, d'effectuer un routage complexe et un montage en surface sur les deux côtés de la carte. L'utilisation de ce type de conception pour toutes les applications me semble logique ! 

D'un point de vue plus réaliste, le coût est presque toujours un facteur à prendre en compte lors du choix de la technologie à utiliser pour une conception particulière. La technologie flex-rigide, et tous les avantages qu'elle offre, n'est pas forcément toujours la meilleure solution en termes de coût global. Dans un prochain article de blog, nous discuterons de l'importance de comparer le coût global de la conception au lieu d'uniquement le coût d'un circuit rigide ou flexible par rapport à celui d'une conception flex-rigide. Pour l'instant, voyons pourquoi la fabrication des cartes flexibles et flex-rigides revient plus cher que celle des cartes rigides standard.

Premièrement, les matières premières sont tout simplement plus chères que les laminés FR4 standard. Le marché des PCB utilise moins de matériaux flexibles que de matériaux rigides, ce qui entraîne un écart assez important dans le coût des matières premières.

Deuxièmement, la manipulation des matériaux flexibles peut être délicate. Les concepteurs choisissent des matériaux flexibles parce qu'ils sont minces, légers et qu'ils peuvent être fléchis et pliés, mais ceux-ci exigent une attention particulière lors de la fabrication. Imaginez un morceau de laminé de 18" x 24" ou même de 12" x 18", d'une épaisseur de seulement deux ou trois millimètres. Cela revient à essayer de saisir une feuille de papier. Le moindre petit tremblement peut potentiellement créer une bosse ou un pli dans le cuivre, le transformant au fur et à mesure de la création de circuit. 

Les fabricants de matériaux flexibles doivent appliquer des procédures de manipulation spéciales. Par exemple, vous pouvez soulever le matériau uniquement en le saisissant par les coins opposés pour que le stratifié reste plat. Le transport des matériaux dans les locaux requiert généralement l'utilisation de plateaux spéciaux ou de chariots à étagères. Comme la plupart des équipements de fabrication de PCB par voie humide utilisent des rouleaux, les matériaux flexibles nécessitent souvent des panneaux de guidage collés et non collés tout au long du processus pour éviter que les cartes ne restent coincées dans les rouleaux.

Lorsque l'on compare les circuits rigides et flexibles en tenant compte du coût et des exigences de manipulation des matériaux, on comprend pourquoi les cartes flexibles sont plus coûteuses. Si l'on passe à une conception rigide plus complexe, la différence est encore plus grande en raison du traitement spécial requis pour stratifier et fabriquer des matériaux distincts. Je pense qu'il est également important de comprendre l'impact qu'on les différentes conception flex-rigides sur le coût.

Les conceptions flex-rigides comprenant des couches externes rigides de même épaisseur et des couches d'interconnexion flexibles constituent généralement l'option la plus simple et la moins chère. Il s'agit de la conception flex-rigide la plus courante. Toutefois, comme mentionné dans des articles de blog précédents, les cartes flexibles et flex-rigides permettent de laisser libre cours à la créativité dans de nombreuses conceptions. Par exemple, les zones flexibles de certaines solutions de conception nécessitent des trous métallisés. Même s'il est tout à fait possible de les réaliser, cela ajoute un coût supplémentaire en raison du traitement supplémentaire que le fabricant doit appliquer. En d'autres termes, les couches flexibles doivent être « traitées par voie humide » pour créer les trous traversants avant de les intégrer au reste de l'empilage de couches.

Une autre façon créative de résoudre les problèmes de conditionnement consiste à séparer certaines couches flexibles, ou extrémités, en parties distinctes. Par exemple, les couches flexibles 1 et 2 sont orientées dans un sens, les couches flexibles 3 et 4 sont orientées dans un autre sens, et les couches flexibles 5 et 6 sont encore orientées dans un autre sens. C'est une excellente utilisation de la technologie flex-rigide !  Toutefois, lors de la fabrication, ce genre de conception requiert un traitement beaucoup plus important que celui de la version simple décrite ci-dessus. Il y a plusieurs façons d'aborder cette conception complexe, et il est fortement recommandé de collaborer avec votre fabricant dès le début processus de conception afin de veiller à ne pas ajouter de coûts inutiles.

Pour répondre à la question initiale, même si la technologie flex-rigide réunit les avantages des conceptions de circuits à la fois rigides et flexibles, vous ne pouvez pas l'utiliser dans toutes les applications, et ce principalement en raison de son coût. La fabrication de cartes flex-rigides est plus complexe que la fabrication des circuits imprimés rigides ou flexibles. Bien que la technologie flex-rigide permette de résoudre un problème de conditionnement, il faut tenir compte du coût total de la conception, et pas uniquement du coût du circuit lui-même. Il est souvent possible de faire des économies car la technologie flex-rigide évite d'avoir à utiliser des fils, câbles et autres composants de la nomenclature. Continuez de suivre notre actualité car ce sujet fera l'objet d'un futur article de blog !

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