Vous pouvez renforcer les circuits imprimés flexibles (FPC) en ajoutant des raidisseurs et en utilisant des adhésifs puissants. Il est important de manipuler les FPC avec soin pour éviter des problèmes tels que la déchirure des FPC, qui représente environ 50 % des défaillances des FPC selon des études récentes. Environ la moitié de toutes les défaillances des FPC résultent de déchirures. Prévenir les dommages et résoudre les problèmes rapidement contribuent à maintenir vos FPC solides et fiables pendant longtemps.

Points clés à retenir

Placez des raidisseurs et une colle forte près des courbures et des connecteurs pour renforcer les FPC et les empêcher de se déchirer. Suivez de près les règles de rayon de courbure afin que les FPC ne se fissurent pas ou ne se cassent pas lorsque vous les pliez. Tenez les FPC par les bords et conservez-les dans un endroit sec et sûr pour réduire le stress et les dommages. Vérifiez souvent vos FPC pour détecter les fissures, les pastilles soulevées ou les pièces desserrées afin de pouvoir détecter les problèmes rapidement et de maintenir les circuits en bon état de fonctionnement. Réparez les petites déchirures par soudure, fil-wrap ou époxy conducteur, mais demandez l'aide d'un expert si les dommages sont importants.

Types de FPC et points faibles

Structures courantes des FPC

Vous trouverez plusieurs types principaux de circuits imprimés flexibles (FPC) dans l'électronique. Chaque type a une structure et un objectif différents. Voici les plus courants :

• FPC à pli unique
  Vous les utilisez lorsque vous n'avez besoin de plier le circuit qu'une seule fois. Ils ne supportent pas bien les pliages répétés.
• Cartes de circuits flexibles statiques
  Ces FPC ne se plient que pendant l'assemblage. Après cela, ils restent dans une seule position.
• Cartes de circuits flexibles dynamiques
  Vous les choisissez pour les appareils qui doivent se plier ou se déplacer plusieurs fois. Ils peuvent supporter des milliers de pliages.

Les FPC diffèrent également par le nombre de couches de cuivre :

• FPC monocouches ont une feuille de cuivre d'un seul côté.
• FPC double couche ont du cuivre des deux côtés, souvent avec des couches de recouvrement supplémentaires.
• FPC multicouches empilent plusieurs couches simples ou doubles pour des circuits complexes.

Le type de feuille de cuivre est également important. La feuille de cuivre recuite laminée offre plus de flexibilité et aide à prévenir les fissures. La feuille de cuivre à dépôt électrolytique est plus rigide et peut se casser plus facilement. Une bonne liaison entre le cuivre et la couche de base rend le FPC plus solide. Certains FPC utilisent des adhésifs spéciaux ou des noyaux sans adhésif pour améliorer la flexibilité.

Conseil : Les conceptions de routage incurvées et de pastilles en forme de goutte d'eau aident à réduire le stress et à prolonger la durée de vie de vos FPC.

Zones sujettes au stress

Vous devez faire attention à certains points faibles des FPC. Ces zones sont souvent les premières à défaillir :

• Délaminage et fissures
  Le pliage ou le pliage peuvent provoquer la séparation ou la fissuration des couches.
• Rayures et oxydation
  Les erreurs de manipulation ou l'exposition à l'air peuvent endommager la surface.
• Désalignement des composants
  Les pièces qui ne s'alignent pas peuvent créer des points de contrainte.
• Défauts de soudure
  Trop peu de soudure ou des ponts de soudure peuvent affaiblir les connexions.
• Contrainte thermique
  Les cycles de chauffage et de refroidissement peuvent fissurer les pistes ou provoquer le décollement des couches.
• Défaillances d'adhérence
  Une mauvaise liaison entre les couches entraîne un décollement ou une séparation.
• Panne diélectrique
  Une haute tension peut décomposer l'isolation et provoquer des courts-circuits.

Vous pouvez repérer ces problèmes grâce à des contrôles visuels, des rayons X, des tests de flexion et des cycles thermiques. Prêter attention à ces zones sujettes au stress vous aide à prévenir les défaillances et à maintenir la fiabilité de vos FPC.

Matériaux de renforcement

Options de raidisseurs

Vous pouvez renforcer vos FPC en ajoutant des raidisseurs. Les raidisseurs aident à arrêter les déchirures dans les endroits qui se plient ou qui maintiennent des pièces lourdes. Il existe différents matériaux de raidisseurs que vous pouvez choisir. Chaque matériau a sa propre résistance, sa résistance à la chaleur et son prix.

Le PI, le FR4, l'aluminium et l'acier fonctionnent tous bien avec les températures élevées. Les raidisseurs en PI se plient facilement et résistent aux produits chimiques. L'aluminium et l'acier sont les plus solides et aident à la chaleur, mais vous devez faire attention à la dilatation thermique. Le PET est bon pour les projets peu coûteux qui n'ont pas besoin de soudure.

Conseil : Utilisez des raidisseurs comme le FR4 ou l'acier près des joints de soudure. Cela arrête le pliage et aide à prévenir les déchirures.

Adhésifs et fixations

Vous avez besoin d'adhésifs puissants pour coller les raidisseurs à vos FPC. L'adhésif approprié maintient les couches ensemble lorsque vous pliez ou chauffez le circuit. Ces adhésifs restent solides après le vieillissement et fonctionnent dans les appareils qui se plient beaucoup.

Les rubans spéciaux peuvent supporter jusqu'à 260 °C et adhèrent fermement au polyimide. Ce ruban conserve sa résistance au pelage pendant au moins deux semaines, même sous contrainte. Les PSA à base d'acrylique modifié donnent une résistance au pelage supérieure à 15 N/cm, ce qui aide à arrêter le délaminage. Les adhésifs à faible module, comme le silicone ou le polyuréthane, restent flexibles et durent à travers de nombreux pliages.

Remarque : Faites toujours correspondre votre adhésif à votre raidisseur et au matériau de votre FPC. Cela permet à votre renforcement de durer plus longtemps et protège vos circuits des déchirures.

Application du raidisseur

Étapes de préparation

Vous devez d'abord préparer le FPC et le raidisseur. Avant toute chose. Choisissez un matériau de raidisseur comme le FR4, le polyimide ou l'aluminium. Coupez le raidisseur à la forme appropriée pour votre projet. Nettoyez ou rugosifiez la surface du raidisseur pour que la colle adhère mieux. Vérifiez si le raidisseur correspond à la disposition du FPC. Alignez le raidisseur avec le FPC afin que les trous et les bords correspondent. Cela vous aide à éviter les erreurs plus tard.

Conseil : La découpe au laser rend les formes de raidisseurs très exactes. Elle donne des bords lisses et aide le raidisseur à s'adapter parfaitement.

Processus de fixation

Il existe différentes façons de fixer les raidisseurs aux FPC. La meilleure façon dépend de vos matériaux et de la résistance dont vous avez besoin. Voici quelques façons courantes de le faire :

Collage adhésif : Utilisez de la colle acrylique, époxy ou polyimide. Choisissez une colle qui correspond à votre raidisseur et à votre FPC. Les formes prédécoupées aident à rendre le cordon de colle net.

• Soudure : Utilisez de la pâte à souder pour fixer les raidisseurs métalliques. Surveillez la chaleur afin de ne pas endommager le FPC. La soudure manuelle est bonne pour les petits endroits.
• Enfoncement : Les raidisseurs métalliques peuvent avoir des pièces à emboîter. Cela verrouille le raidisseur en place et vous permet de le retirer si nécessaire.
• Clips : Des clips ou des attaches métalliques maintiennent le raidisseur fermement. Vous pouvez les mettre ou les enlever facilement.
• Vis : Insérez des vis à travers le FPC dans le raidisseur. Cela le maintient fermement et vous permet de le réparer si nécessaire.
• Rivets : Les rivets maintiennent le raidisseur en place. Vous pouvez les percer si vous souhaitez changer le raidisseur.

Remarque : Choisissez la méthode de fixation qui correspond au travail de votre FPC. Les vis ou les rivets sont les meilleurs pour les endroits à usage intensif.

Découpe et finition

Coupez l'excédent de raidisseur après l'avoir fixé. Utilisez la découpe au laser ou des outils spéciaux pour façonner les bords. Assurez-vous qu'il n'y a pas d'angles vifs ou de points rugueux. Les bords lisses empêchent les déchirures et rendent le FPC plus sûr. Recherchez les espaces ou les pièces qui ne s'alignent pas. Corrigez tous les problèmes avant de passer à l'étape suivante. Nettoyez la zone pour vous débarrasser de la poussière ou de la colle restante.

Une bonne finition du raidisseur maintient votre FPC solide et sûr. Vérifiez toujours votre travail avant l'étape suivante.

Prévention des déchirures des FPC

Protections contre les déchirures

Vous pouvez protéger vos circuits imprimés flexibles en utilisant des protections contre les déchirures dans les endroits qui se plient ou qui sont soumis à des contraintes. Les protections contre les déchirures agissent comme des boucliers. Elles empêchent les fissures de s'agrandir et aident le circuit à rester solide. Vous placez des protections contre les déchirures sur les courbures intérieures ou aux coins où les déchirures des FPC sont les plus probables. Ces protections peuvent être des couches de polyimide supplémentaires, de la toile de verre ou de la fibre d'aramide. Certains ingénieurs percent des trous ou font des fentes aux coins pour contrôler les contraintes et arrêter les déchirures.

Conseil : Arrondissez les coins et n'utilisez pas d'angles vifs. Les courbes lisses répartissent la force et réduisent le risque de déchirure.

Voici un tableau avec les façons dont les ingénieurs arrêtent les dommages :

Vous pouvez utiliser plusieurs de ces idées pour de meilleurs résultats.

Lignes directrices sur le rayon de courbure

Vous devez suivre les règles de rayon de courbure pour arrêter les déchirures des FPC. Le rayon de courbure est la plus petite courbe que vous pouvez faire sans casser le circuit. Si vous pliez trop, vous risquez d'obtenir des fissures ou des couches qui se séparent. La norme IPC-2223 donne des règles basées sur l'épaisseur et le nombre de couches de votre FPC.

Pour les FPC monocouches, utilisez un rayon de courbure d'au moins 6 fois l'épaisseur pour les pliages statiques. Pour les pliages dynamiques, utilisez au moins 10 fois l'épaisseur.

Pour les FPC double couche, utilisez un rayon de courbure de 10 fois l'épaisseur pour les pliages statiques et de 20 fois pour les pliages dynamiques.

Pour les FPC multicouches, utilisez un rayon de courbure de 15 à 30 fois l'épaisseur pour les pliages statiques et jusqu'à 40 fois pour les pliages dynamiques.

Vous ne devez pas non plus utiliser d'angles vifs ou de changements soudains d'épaisseur du raidisseur. Ces endroits peuvent devenir faibles. Placez l'axe neutre au milieu de la pile de FPC pour l'aider à mieux se plier. Utilisez du cuivre recuit laminé au lieu du cuivre électrodéposé pour plus de flexibilité.

Remarque : Planifiez votre routage afin que les pistes ne traversent pas les points de pliage élevés. Les chemins incurvés aident à empêcher l'accumulation de contraintes.

Meilleures pratiques de manipulation

Vous pouvez réduire le risque de déchirure des FPC en étant prudent lors de l'assemblage et des réparations. Tenez toujours les FPC par les bords. Cela vous empêche de plier ou de plier le circuit. Conservez les FPC dans une pièce à température et humidité stables. Utilisez des sacs antistatiques pour protéger de l'électricité statique.

Voici quelques bonnes pratiques à suivre :

• Ajoutez une décharge de traction comme des raidisseurs ou de la colle flexible aux extrémités des connecteurs.
• Ne placez pas de vias, de pastilles ou de pièces dans les zones de pliage.
• Utilisez de grands rayons de coin et des chemins de piste lisses pour réduire le stress.
• Ne pliez pas trop le circuit lors de l'installation.
• Maintenez les FPC en place avec le matériel approprié pour arrêter les mouvements.
• Vérifiez chaque FPC avant l'assemblage pour détecter les problèmes rapidement.
• Utilisez du cuivre recuit laminé pour les circuits qui se plient beaucoup.

• Éloignez les pièces des points de forte contrainte.
• Répartissez les pistes et n'utilisez pas de pliages brusques.
• Utilisez des outils de simulation pour vérifier votre conception avant de la réaliser.

Conseil : Planifiez votre mise en page tôt. Un bon routage et un placement intelligent des pièces aident votre FPC à durer plus longtemps.

Si vous suivez ces étapes, vous pouvez réduire le risque de déchirure des FPC et maintenir vos circuits en bon état de fonctionnement.

Réparation des déchirures des FPC

Si une déchirure des FPC se produit, vous pouvez souvent la réparer. Vous devez utiliser les étapes et les outils appropriés pour que la réparation dure. Voici quelques façons de réparer les pistes, les pastilles et les connecteurs cassés.

1. Techniques de grattage et de soudure

• Le grattage et la soudure peuvent résoudre de nombreux problèmes de FPC. Cela fonctionne pour les pistes ou les pastilles cassées. Voici comment procéder :
• Diagnostiquer le problème
  Utilisez un multimètre pour vérifier les pistes cassées ou les courts-circuits. Examinez le FPC avec une loupe pour trouver les fissures ou les pastilles soulevées.
• Démonter et préparer
  Démontez l'appareil avec de petits tournevis. Nettoyez l'endroit endommagé avec de l'alcool isopropylique et laissez-le sécher.
• Grattez la zone
  Utilisez un couteau tranchant pour gratter le masque de soudure. Cela montre la piste de cuivre. Soyez doux pour ne pas couper la piste.
• Étain la piste
  Mettez un peu de flux. Utilisez un fer à souder pour ajouter de la soudure au cuivre.
• Souder la réparation
  Si vous avez besoin d'une nouvelle pastille ou piste, coupez un morceau d'un autre PCB. Étamez-le et soudez-le à la zone exposée. Faites un joint à recouvrement.
• Nettoyer et tester
  Nettoyez à nouveau l'endroit avec de l'alcool isopropylique. Utilisez un multimètre pour tester si la réparation fonctionne.
• Remonter et vérifier
  Remettez l'appareil en place. Vérifiez s'il fonctionne correctement.

Conseil : Utilisez toujours des outils antistatiques et portez des équipements de sécurité. Cela vous protège, vous et le FPC.

Vous aurez besoin d'un fer à souder, d'une pompe à dessouder, de flux, de fil de soudure, de pinces et d'une loupe. Ces étapes vous aident à réparer les déchirures des FPC dans de nombreux cas.

Réparations par fil-wrap et chevauchement

Si les dommages sont trop importants, utilisez des réparations par fil-wrap ou par chevauchement. Celles-ci aident à réparer les lacunes plus importantes ou les pistes manquantes.

• Réparation par fil-wrap :
  Utilisez un fil de liaison fin pour joindre les deux extrémités d'une piste cassée. Dénudez les extrémités, étamez-les et soudez chaque extrémité au cuivre. Couvrez la réparation avec du ruban Kapton ou un autre isolant pour arrêter les courts-circuits.
• Réparation par chevauchement :
  Coupez une fine bande de cuivre ou utilisez du ruban de cuivre. Placez-la sur la cassure de manière à ce qu'elle recouvre les deux côtés. Soudez-la en place et isolez-la.

Vous pouvez utiliser ces méthodes pour les pistes et les pastilles. Testez toujours la réparation avec un multimètre avant de remettre l'appareil en place.

Ces réparations fonctionnent bien pour les déchirures modérées des FPC. Elles aident lorsque vous ne pouvez pas remplacer l'ensemble du circuit.

Époxy conducteur et bandes ZEBRA

Vous pouvez également utiliser de l'époxy conducteur ou des bandes ZEBRA pour des réparations spéciales. Celles-ci sont bonnes lorsque vous ne pouvez pas souder ou que vous avez besoin d'une réparation flexible.

• Époxy conducteur :
  Mélangez l'époxy comme indiqué dans les instructions. Placez-le sur la piste ou la pastille cassée avec un cure-dent. Laissez-le durcir pendant environ 24 heures. Cela fonctionne pour les petites cassures et maintient le circuit flexible.
• Bandes ZEBRA :
  Utilisez des bandes ZEBRA pour reconnecter les pastilles ou les pistes, en particulier dans les connecteurs. Alignez la bande entre le FPC et le connecteur. Appuyez dessus pour réparer le chemin.

L'époxy conducteur est bon pour les réparations rapides, mais ne l'utilisez pas sur les pistes à courant élevé. Les bandes ZEBRA sont les meilleures pour les pastilles et les connecteurs.

Meilleures pratiques pour les réparations de pastilles et de connecteurs

• Examinez la zone avec une loupe pour trouver tous les dommages.
• Utilisez de l'encre conductrice argentée ou du ruban de cuivre pour les petites cassures.
• N'utilisez pas trop de chaleur, sinon les pastilles risquent de se décoller.
• Remplacez les anciens connecteurs et alignez-les soigneusement.
• Ajoutez du ruban Kapton aux bords pour plus de résistance.
• Testez toujours la continuité et le fonctionnement après la réparation.

Si vous constatez une mauvaise délamination ou des dommages à l'intérieur des couches, demandez l'aide d'un professionnel. Certaines réparations nécessitent des outils et des compétences spéciaux pour assurer la sécurité du FPC.

En utilisant ces méthodes de réparation, vous pouvez réparer de nombreux FPC et les aider à durer plus longtemps.

Conseils de conception

Placement du renforcement

Vous pouvez renforcer vos FPC en plaçant le renforcement aux bons endroits. Essayez ces idées intelligentes :

• Placez les raidisseurs près des points de pliage. Cela protège les pièces faibles et aide à arrêter les déchirures.
• Éloignez les pièces des endroits qui se plient. Cela réduit le stress et empêche les pièces de se casser.
• Utilisez des matériaux flexibles solides comme le polyimide pour les couches qui se plient beaucoup. Le polyimide ne se casse pas lorsqu'il est plié plusieurs fois.
• Suivez toujours les règles de rayon de courbure. Cela réduit le stress et aide à arrêter les fissures ou les cassures.
• Ne placez pas de pièces volumineuses ou hautes dans les zones flexibles. Ces pièces peuvent se casser lorsque le circuit se plie.
• Laissez de l'espace entre les pièces près des pliages. Cela les empêche de se toucher et réduit la tension.

Conseil : Planifiez votre mise en page tôt. Un bon raidisseur et un bon placement des pièces aident votre FPC à durer plus longtemps et à mieux fonctionner.

Équilibrer flexibilité et résistance

Vous devez équilibrer flexibilité et résistance lorsque vous concevez des FPC. Commencez par choisir le meilleur type et la meilleure épaisseur de cuivre. Le cuivre recuit laminé se plie bien et ne se fatigue pas rapidement. Suivez les règles de rayon de courbure minimal. Pour les pliages en mouvement, utilisez au moins six fois l'épaisseur. Pour les pliages qui ne bougent pas, trois fois l'épaisseur suffisent. Éloignez les pistes et les pièces des pliages à forte contrainte. Utilisez une décharge de traction comme des pistes plus larges ou des coulées de cuivre près des pliages pour répartir le stress.

Choisissez des substrats et des revêtements en polyimide pour les pièces flexibles. Ces matériaux supportent la chaleur et se plient bien. Utilisez du FR-4 pour les zones rigides. Assurez-vous que vos matériaux se dilatent au même rythme pour arrêter le stress et le pelage. Construisez les couches uniformément autour de la ligne médiane pour arrêter le gauchissement et maintenir votre FPC à plat. Utilisez de la colle à base de polyimide pour des liaisons solides et flexibles. Travaillez avec votre fabricant dès le début et utilisez des outils de simulation pour vérifier votre conception. Ajoutez des raidisseurs et une décharge de traction si nécessaire pour gérer le stress.

Remarque : Si vous suivez ces conseils, vos FPC resteront solides et flexibles, même dans les travaux difficiles comme l'aérospatiale ou les dispositifs médicaux.

Coût et maintenance

Choix rentables

Vous pouvez renforcer les FPC sans dépenser trop d'argent. Vous devez choisir des matériaux et des méthodes qui correspondent à votre budget et aux besoins de votre projet. Les raidisseurs en polyimide coûtent moins cher que les raidisseurs en FR4 ou en métal. Vous pouvez utiliser du PET pour les circuits simples qui n'ont pas besoin d'une résistance élevée à la chaleur. Les rubans adhésifs comme tesa® 8857 vous offrent des liaisons solides à un prix inférieur à celui de certains adhésifs spécialisés.

Voici un tableau pour vous aider à comparer les options de renforcement courantes :

Vous pouvez économiser de l'argent en commandant des raidisseurs en vrac. Vous pouvez également utiliser des tailles standard au lieu de formes personnalisées. Si vous choisissez des adhésifs qui durcissent rapidement, vous pouvez réduire les coûts de main-d'œuvre. Vous devez toujours adapter vos choix à votre application. Cela vous aide à éviter de dépenser plus pour des fonctionnalités dont vous n'avez pas besoin.

Conseil : Vous pouvez demander à votre fournisseur des échantillons avant d'acheter de grandes quantités. Cela vous aide à tester les matériaux et à éviter le gaspillage.

Inspection et entretien

Vous devez inspecter et entretenir vos FPC pour qu'ils fonctionnent bien. Des contrôles réguliers vous aident à détecter les problèmes rapidement. Vous devez rechercher les fissures, le délaminage et les connecteurs desserrés. Vous pouvez utiliser une loupe ou un simple test de flexion pour repérer les zones faibles.

Essayez cette liste de contrôle d'inspection facile :

• Recherchez les déchirures ou les fissures visibles.
• Recherchez les pastilles soulevées ou les raidisseurs qui se décollent.
• Testez les connecteurs pour un ajustement serré.
• Pliez doucement le FPC pour vérifier les dommages cachés.
• Nettoyez la poussière et la saleté avec une brosse douce.

Vous devez conserver les FPC dans un endroit sec et frais. Vous pouvez utiliser des sacs antistatiques pour le stockage. Si vous constatez des dommages, vous devez les réparer immédiatement en utilisant les méthodes décrites précédemment.

Remarque : Vous pouvez définir un calendrier d'inspections, par exemple une fois par mois ou avant chaque utilisation. Cela vous aide à détecter les problèmes avant qu'ils ne provoquent une défaillance.

Vous pouvez aider vos FPC à durer en utilisant des raidisseurs solides, de bons adhésifs et en les réparant de la bonne manière. Des études montrent que le renforcement des fibres et les nouveaux matériaux rendent les FPC plus résistants et arrêtent les dommages. Utilisez toujours la prévention, choisissez des matériaux intelligents et vérifiez souvent vos FPC pour les maintenir en bon état de fonctionnement pendant longtemps.

Liste de contrôle rapide du renforcement des FPC :

Choisissez le meilleur raidisseur et adhésif

Utilisez le bon rayon de courbure

Vérifiez les dommages et nettoyez les contacts

Conservez les FPC au sec et à plat lors du stockage

N'utilisez pas de cuivre inégal ou de mauvaise stratification

N'oubliez pas que de petits changements de conception et d'entretien aident vos FPC à durer plus longtemps.

FAQ

Quelle est la meilleure façon d'empêcher les FPC de se déchirer ?

Vous devez utiliser des raidisseurs et des adhésifs puissants. Placez les raidisseurs près des courbures et des connecteurs. Suivez toujours les règles de rayon de courbure. Manipulez les FPC avec précaution. Ces étapes aident vos FPC à durer plus longtemps.

Pouvez-vous réparer un FPC déchiré à la maison ?

Oui, vous pouvez réparer les petites déchirures. Utilisez un fer à souder, des fils de liaison ou de l'époxy conducteur. Nettoyez d'abord la zone. Testez la réparation avec un multimètre. Pour les dommages importants, demandez à un professionnel.

À quelle fréquence devez-vous vérifier les FPC pour détecter les dommages ?

Vérifiez vos FPC une fois par mois ou avant chaque utilisation. Recherchez les fissures, les pastilles soulevées ou les connecteurs desserrés. Les contrôles précoces vous aident à détecter les problèmes avant qu'ils ne s'aggravent.

Quel matériau de raidisseur devez-vous choisir ?

Choisissez le polyimide pour les endroits flexibles. Utilisez du FR4 ou du métal pour un support solide près des connecteurs. Le PET fonctionne pour les travaux simples à basse température. Faites toujours correspondre le matériau aux besoins de votre projet.