Que sont les raidisseurs de circuits imprimés ?

Les raidisseurs de circuits imprimés sont des composants supplémentaires appliqués aux circuits imprimés, qui ne font pas partie de la conception de base des circuits imprimés. Ils jouent un rôle essentiel en renforçant certaines zones du circuit imprimé et en rationalisant le processus de manipulation du circuit. 

Les raidisseurs renforcent la robustesse des circuits imprimés pour faire face à diverses difficultés opérationnelles et de fabrication. Dans les cas où les circuits imprimés sont flexibles, un support mécanique, connu sous le nom de raidisseurs de circuits imprimés, est intégré pour obtenir un état de rigidité dans des secteurs spécifiques.

Avantages de l'utilisation de raidisseurs pour circuits imprimés

Raidisseurs de circuits imprimés
  • Renforcement mécanique: Les raidisseurs améliorent la rigidité et la force structurelle des zones ciblées des circuits imprimés, en atténuant le gauchissement, la flexion et la contorsion, ce qui est crucial pour les sections porteuses ou les situations de forte contrainte.
  • Résistance à la flexion: Ils jouent un rôle clé dans la lutte contre les contraintes de flexion, le maintien de la stabilité et de la fiabilité opérationnelle du circuit imprimé, ce qui est essentiel pour éviter d'endommager les circuits imprimés flexibles au cours des processus d'installation, de manipulation ou de fonctionnement normal.
  • Amélioration de la dissipation de la chaleur: Les raidisseurs contribuent à une distribution et à une dissipation efficaces de la chaleur, ce qui favorise un contrôle thermique supérieur sur le circuit imprimé et évite les surchauffes et les incohérences thermiques.
  • Renforcement des sites de connexion: L'application stratégique de raidisseurs renforce les connecteurs, les ports et les éléments de circuit cassables, les protégeant de l'usure potentielle lors de la connexion, de la déconnexion ou de l'activité régulière.
  • Montage des composants auxiliaires: Les raidisseurs créent un environnement propice à la fixation de composants supplémentaires tels que des dissipateurs thermiques, des capteurs ou des modules électroniques, élargissant ainsi les fonctionnalités du circuit imprimé.
  • Précision de l'alignement: Ils servent également de guides pour le positionnement correct du circuit imprimé pendant le processus d'assemblage, ce qui permet de minimiser les erreurs d'assemblage.
  • Amortissement des vibrations et de la résonance: L'ajout de raidisseurs permet d'amortir les vibrations et les résonances des circuits imprimés, d'améliorer l'intégrité des signaux et de réduire les interférences.

Les raidisseurs pour circuits imprimés sont indispensables pour renforcer les performances et la fiabilité des circuits imprimés flexibles, en particulier dans les applications nécessitant une résistance mécanique et une stabilité accrues dans les sections désignées.

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Variétés de raidisseurs pour circuits imprimés

Il est essentiel de comprendre les différentes variétés de raidisseurs de circuits imprimés disponibles pour sélectionner le type approprié pour votre projet de circuits imprimés flexibles. Les paragraphes suivants décrivent quelques-uns des types de raidisseurs :

Raidisseurs en polyimide (PI)

Constitués d'un film polymère tolérant aux températures élevées, les raidisseurs en polyimide - empilables pour en augmenter l'épaisseur - sont des choix populaires en raison de leur résistance à la soudure et de leurs fortes qualités adhésives. Ces raidisseurs sont appliqués pour créer des points de flexion contrôlés et des tolérances de contact au cours du processus d'assemblage.

En particulier, ils entravent la flexibilité dans certaines zones du circuit imprimé destinées à être intégrées dans un produit final. Ils sont utilisés là où les fentes d'insertion des doigts d'or sont présentes ou sur les côtés opposés, ce qui améliore la résistance à l'usure.

Le Kapton, une forme de polyimide largement utilisée, est préférable pour son rôle dans l'augmentation de la flexibilité des extrémités d'un circuit imprimé et pour permettre la fixation de composants tels que les connecteurs ZIF. Dans ces scénarios, le Kapton fournit le support nécessaire, garantissant ainsi un fonctionnement efficace et fiable du circuit imprimé.

Raidisseurs FR-4

Composé d'un stratifié de fibre de verre entrelacé de résine époxy, le FR-4 est le matériau de prédilection pour de nombreux raidisseurs dans les circuits flexibles. Le FR-4 confère un support rigide au circuit imprimé flexible lors de la mise en place des composants et de la refusion thermique.

L'intégration d'une bordure en FR-4 sur les périmètres des circuits imprimés peut remplacer les supports SMT et réduire les coûts lors de l'assemblage, car elle permet aux composants PTH d'accéder directement aux pastilles de soudure.

Raidisseurs métalliques (acier inoxydable ou aluminium)

Pour les conceptions exigeant une formabilité exceptionnelle, une résistance à la corrosion et une durabilité à long terme, les raidisseurs en acier inoxydable ou en aluminium sont des choix de premier ordre. Ils améliorent le processus d'assemblage en conférant au circuit imprimé flexible une solidité supplémentaire.

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Placement des raidisseurs dans les circuits imprimés souples

Raidisseurs de la couche supérieure

Les raidisseurs situés sur la surface supérieure des circuits imprimés souples sont destinés à fournir un support structurel global. Ils sont particulièrement nécessaires lorsque le circuit imprimé flexible est chargé de gérer des charges importantes, par exemple lorsqu'il est connecté à des instruments lourds tels que des écrans LED, en aidant à répartir la charge sur les surfaces du circuit imprimé.

Raidisseurs de la couche inférieure

Lorsque des zones particulières d'un circuit imprimé flexible nécessitent un renforcement supplémentaire - peut-être des zones chargées de composants actifs - des raidisseurs de couche inférieure y sont appliqués pour renforcer le support mécanique tout en atténuant le risque de dommages dus à des contraintes répétitives.

Raidisseurs à double couche (haut et bas)

L'utilisation de raidisseurs sur les couches supérieure et inférieure permet d'accroître considérablement la stabilité et la rigidité du circuit imprimé souple, généralement au niveau des sections pivotantes du circuit. Ces raidisseurs peuvent être constitués de diverses substances, telles que différents métaux et polymères. Lors de la planification d'une conception avec plusieurs raidisseurs, il est important de distinguer les zones du circuit imprimé flexible qui nécessitent une plus grande rigidité. Cela peut être identifié par l'évaluation des zones mécaniques ou par l'identification des points de flexion probables dans le produit final.

Parfois, il est nécessaire d'infuser des raidisseurs sur les couches supérieure et inférieure pour renforcer l'intégrité structurelle du circuit imprimé flexible. Les applications nécessitant une résistance à la flexion ou à la compression multidirectionnelle peuvent bénéficier de cette approche. Les environnements intensément dynamiques peuvent nécessiter une rigidité accrue dans plusieurs directions, et le placement en double couche offre donc une malléabilité de conception supplémentaire pour se conformer à des exigences complexes.

Méthodes de fixation de raidisseurs sur un circuit imprimé flexible

Il existe deux techniques principales pour fixer les raidisseurs sur un circuit imprimé souple, à savoir le collage thermique et l'adhésif sensible à la pression (PSA). 

Chaque option présente ses propres avantages et inconvénients, et le choix final doit s'aligner sur les objectifs de conception spécifiques, les exigences environnementales et les considérations relatives aux matériaux. Le collage thermique assure une liaison mécanique plus robuste, adaptée aux applications soumises à de fortes contraintes, bien qu'il puisse nécessiter un équipement de pointe. Le PSA, bien que plus simple et plus économique, peut manquer de stabilité à long terme dans certaines conditions et convient mieux aux applications soumises à des contraintes plus légères ou à celles qui nécessitent d'être enlevées.

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