Les câbles flexibles et les PCB flexibles sont merveilleux. Vous pouvez choisir de créer soigneusement un faisceau de câbles à partir de dix fils et d’essayer de les écraser pour avoir une empreinte mince – ou vous pouvez placer un connecteur FFC sur votre carte et vous épargner bien des ennuis. Si vous souhaitez disposer de nombreux composants dans une zone exiguë et non plate, vous pouvez concevoir soigneusement une multitude de cartes FR4 et les connecter ensemble – ou vous pouvez créer un FPC.
Les câbles flexibles en particulier peuvent être très utiles pour toutes sortes de pièces mobiles. Ils transfèrent l’énergie et les données à la tête du scanner de votre scanner à plat, par exemple. Mais ils sont aussi en pièces fixes. Si vous possédez un ordinateur portable ou un téléviseur grand écran, il y a de fortes chances qu’il existe un câble flexible reliant la carte mère à une ou plusieurs cartes filles – ou même un PCB flexible sur mesure. Vous vous souvenez de tous les claviers et téléphones sympas que nous avions, ceux dont le clavier se dépliait ou glissait, ou même les téléphones Nokia pliables qui avaient deux écrans et faisaient des choses sympas avec ceux-ci ? Tout cela grâce à des circuits flexibles ! Apprenons-en un peu plus sur ce avec quoi nous travaillons ici.
FFC et FPC, en quoi sont-ils différents ? FFC (Flexible Flat Cable) est un câble préfabriqué. Vous les avez généralement vus sous forme de câbles en plastique blanc avec des pièces bleues aux deux extrémités, on les trouve dans un grand nombre d’appareils que vous pouvez démonter, et beaucoup de choses les utilisent, comme la caméra Raspberry Pi. Ils sont assez simples à produire – dans l’ensemble, ce ne sont que des conducteurs plats et droits joliment emballés dans un câble très fin, et c’est pourquoi vous pouvez les acheter préfabriqués dans des tonnes de pas et de tailles de broches différents. Si vous avez besoin d’une carte pour s’interfacer avec une autre carte, mettre un connecteur FFC sur votre carte est une très bonne idée.
Un FPC (Flexible Imprimé Circuit) est un PCB flexible personnalisé, généralement de couleur orange foncé, de la même couleur que le ruban Kapton. Il s’agit fondamentalement toujours d’une conception personnalisée – vous pouvez payer pour que quelqu’un produise votre conception FPC, tout comme vous le feriez pour n’importe quel PCB. On pourrait dire qu’un FPC n’est en réalité qu’un PCB très fin et flexible, ce qui le rend idéal pour toutes sortes d’usages ! Vous pouvez créer des FPC pour la construction d’appareils portables, de technologies médicales, de patchs PCB, et vous pouvez également produire des FPC qui agissent comme des interconnexions FFC si vous souhaitez également une meilleure intégrité du signal !
Certaines personnes utilisent ces deux termes de manière interchangeable, mais il est bon de connaître la différence au cas où vous obtiendriez des résultats de recherche confus. Voyons ce qu’il faut pour pirater ces deux éléments, en commençant par les FFC et les connecteurs FFC !
Des câbles à gogo
Vous pouvez trouver des FFC dans de nombreux endroits différents ! Si vous avez déjà démonté un lecteur CD/DVD, un ordinateur portable, un robot aspirateur ou une machine semi-industrielle, ils sont là, et bien sûr, vous les connaîtrez si vous avez déjà manipulé un Caméra Raspberry Pi. Vous pouvez également acheter des FFC en plusieurs longueurs sur les marchés habituels – même eBay et Aliexpress en proposent, il existe un riche assortiment chez LCSC, et Mouser avec Digikey en propose forcément quelques-uns. D’après mon expérience, les offres de LCSC représentent le meilleur rapport qualité-prix, tant pour les câbles que pour les connecteurs, et les détaillants habituels sont plutôt d’accord pour les achats ponctuels de FFC. Généralement, les longueurs des FFC sont quelque peu standardisées et ont tendance à être présentées par incréments de 5 cm ou 10 cm. Si vous souhaitez un FPC 12,5 mm très spécifique dans votre build, je ne retiendrais pas votre souffle, alors prévoyez peut-être un peu de mou.
Il existe quatre pas de broches courants pour les FFC : 1 mm, 0,8 mm, 0,5 mm et 0,35 mm. Les FFC de 1,27 mm existent mais sont assez rares. Les FFC plus grands ont des contacts droits comme vous les voyez souvent, et les FFC au pas de 0,35 mm ont des broches exposées décalées aux extrémités du connecteur. En fait, les FFC de 0,35 mm sont plus susceptibles d’être des PCB flexibles conçus à cet effet, orange foncé au lieu de blanc, car l’échelonnement des contacts semble nécessiter un processus de fabrication FPC et ne peut pas être réalisé avec un « morceau de papier aplati » FFC ordinaire. technologie de production de fil droit. Néanmoins, 0,35 mm est un pas valable lorsque vous recherchez des connecteurs FFC. Les FFC commencent à partir de quatre broches – je n’ai jamais vu de FFC à deux ou trois broches, et ils semblent également être rares sur les marchés.
Au-delà du pas et de la longueur, il existe un troisième paramètre déterminant pour les FFC, à savoir l’orientation. Il existe deux types d’orientation : droite, où les broches exposées aux deux extrémités se trouvent sur le même côté plan du FFC, et inversée, où les broches exposées se trouvent sur des côtés plan différents. C’est quelque chose à surveiller : si vous utilisez un FFC droit à un endroit où se trouve un FFC inversé ou vice versa, vous risquez de vous retrouver soit sans connexion, soit avec une connexion à brochage inversé. (Et « pas de connexion » est évidemment l’option préférable ici.)
Si vous ne vous interfacez pas avec une FFC déjà existante, quel pitch choisir ? Mon conseil est de choisir celui qui vous convient le mieux à souder et qui tient toujours dans l’espace dont vous disposez. Les fabricants semblent s’en tenir à 0,5 mm dans les appareils intégrés et à 1 mm dans les appareils généraux, le 0,8 mm étant rarement utilisé. Je m’en tiens au 0,5 mm dans mes appareils les plus intégrés, avec la mise en garde que j’essaie de refusionner les connecteurs en place avec un pochoir et de la pâte à souder, car souder à la main des connecteurs de 0,5 mm est plus délicat que ceux de 1 mm. Par contre, les connecteurs FFC de 1 mm sont assez faciles à souder à la main !
Des connecteurs tout autour
Vous trouverez toutes sortes de connecteurs pour les FFC : des connecteurs horizontaux, verticaux, CMS et même traversants pour les FFC de 1 mm en particulier. Il s’agit plutôt d’une exception – les connecteurs FFC ont tendance à être des CMS en règle générale. Voici un paramètre sournois : les connecteurs FFC horizontaux peuvent être des connecteurs de contact inférieurs, supérieurs ou latéraux. Ceci définit de quel côté le connecteur s’attend à ce que les broches exposées se trouvent, par rapport à la surface de la carte : le « bas » est du même côté que la surface du PCB, le « haut » est opposé à la surface du PCB et « l’un ou l’autre côté » n’établira aucun contact. peu importe le côté sur lequel le FFC a des broches exposées. Cela détermine en grande partie si vous avez besoin d’un FFC droit ou inversé. Si vous avez accidentellement choisi un FFC droit là où vous auriez besoin d’un FFC inversé, remplacer un connecteur FFC à contact inférieur par un connecteur à contact supérieur vous évitera l’embarras. Les connecteurs verticaux ont également cet alignement – par exemple, les connecteurs FFC verticaux du Raspberry Pi le font.
Votre FFC rentrera-t-il dans un connecteur ? La principale question à laquelle vous penseriez serait l’épaisseur. Cependant, l’épaisseur aux deux extrémités est assez standardisée : un FFC typique avec des bandes de renfort bleues à chaque extrémité a une épaisseur totale de 0,3 mm, donc tant que le connecteur que vous choisissez prétend être compatible avec les FFC de 0,3 mm, et la plupart le sont, il conviendra. un FFC générique avec des bandes bleues à ses extrémités. Sans cette bande de renfort, attendez-vous à une épaisseur de 0,1 mm – mais il est rare de trouver un FFC sans raidisseur. Il est toujours possible de supercoller un morceau de raidisseur d’un autre FFC à la rigueur s’il se casse !
Une question plus importante est la largeur globale du FFC et s’il a des « oreilles » – pour le même pas et le même nombre de broches, certains FFC sont plus larges que d’autres ! J’ai été mordu par cela avec un adaptateur de réutilisation de clavier Framework – les FFC du clavier et du capteur d’empreintes digitales ont une largeur supplémentaire sur les côtés. Au moins sur les claviers d’ordinateurs portables, certains FFC ont même des « oreilles » destinées à s’accoupler au connecteur, pour garantir que le FFC reste plus solidement dans le connecteur. Si vous devez travailler avec un tel FFC, vous ferez bien de prêter une attention particulière aux fiches techniques des connecteurs FFC avant de cliquer sur le bouton « Acheter » et de les souder sur votre PCB !
Ce sont les critères que vous devez garder à l’esprit lors du choix des connecteurs FFC pour votre carte, surtout si vous travaillez avec des câbles déjà existants. Parlons maintenant des aspects les moins évidents des FFC, que vous devez quand même connaître avant de travailler avec eux.
Instructions de manipulation
Si vous souhaitez une empreinte FFC mais que Kicad n’en a pas une appropriée dans la bibliothèque, ce n’est en fait pas du tout un problème – Kicad a un générateur de connecteurs FFC ! Dans l’éditeur d’empreinte, utilisez le bouton Footprint Wizard (coin supérieur gauche), qui vous permet de créer n’importe quelle empreinte FFC avec n’importe quel nombre et pas de broches dont vous pourriez avoir besoin ! Du côté schématique, vous devez utiliser les symboles de connecteur générique MountingPin et modifier les tampons d’empreinte KiCad générés automatiquement de « 0 » à « MP ». Je recommande la mise à la terre des coussinets de protection uniquement pour la stabilité mécanique supplémentaire – ils ne fournissent aucune connexion électrique, bien sûr, vous pouvez donc faire n’importe quoi avec eux en toute sécurité, mais les mettre à la terre semble être un bien meilleur choix dans tous les domaines. Sur des cartes exiguës, la mise à la terre des plots signifie également que vous n’empêchez pas la propagation au sol avec un énorme plot non connecté.
Vous pouvez plier les FFC, et c’est pourquoi nous les aimons. Bien sûr, il y a l’habituel « faites-le serpenter dans votre enceinte avec un rayon de courbure assez libéral » – un FFC qui serpente constamment comme ça finira par se briser, mais il vivra un peu jusqu’à ce que cela se produise, et vous pouvez le voir. dans les scanners, les FFC ne sont pas un point de défaillance que nous connaissons.
Vous pouvez même replier le FFC sur lui-même si vous êtes prudent et ne refaites pas le pli. Habituellement, des plis comme celui-ci sont effectués en diagonale pour un virage à 90 degrés. Vous pouvez même plier un FFC en diagonale deux fois si vous devez effectuer un virage à 180 degrés ou si vous devez modifier la distance de l’axe X/Y ! Bien sûr, gardez à l’esprit que plier et déplier brusquement un FFC brisera inévitablement les fils à l’intérieur de celui-ci. Si vous souhaitez vérifier s’il y a des fils cassés à l’intérieur d’un FFC, vous pouvez le placer devant une lampe de poche ou une lampe de bureau puissante : la lumière brillera à travers les fissures du métal.
Vous pouvez également souder des FFC aux cartes à la rigueur – cependant, à moins que vous n’utilisiez de la soudure à basse température, cela devient rapidement compliqué. Le soudage sur un FFC avec un revêtement en plastique blanc fera rapidement fondre le plastique – ce n’est pas un problème avec les FFC produits par FPC avec un support en kapton orange, mais encore une fois, ceux-ci sont rares. De plus, si vous êtes sur le point de diffuser votre carte, vous devez faire attention aux connecteurs FFC. Ils sont peut-être un peu plus résistants à la chaleur que le plastique ordinaire, mais cette résistance est principalement destinée aux cas de refusion dans un four IR de courte durée – ils sont toujours, fondamentalement, en plastique ! Couvrez-les de kapton ou d’une feuille métallique ou les deux si vous êtes sur le point de chauffer votre carte, tout comme vous couvririez n’importe quelle pièce en plastique, car le remplacement des connecteurs FFC peut être un problème si vous en faites fondre un accidentellement, et serait probablement nécessaire.
Enfin et surtout, même si vous n’ajoutez aucune sauce FFC supplémentaire à quoi que ce soit, vous avez toujours des choses à l’esprit. Lorsque vous verrouillez et déverrouillez un connecteur FFC, faites attention : ne le faites pas d’un côté à la fois, faites-le au centre ou des deux côtés à la fois. Casser un loquet est assez ennuyeux car vous devez alors le remplacer ou le bloquer, et ils sont difficiles à remplacer, si vous disposez même d’un connecteur de rechange pour obtenir un loquet de remplacement. Il en va de même pour les FFC : si vous ne faites pas attention lorsque vous insérez un FFC dans son connecteur, des broches individuelles peuvent se déloger du plastique du FFC et se plier, ce qui est particulièrement facile à provoquer si vous travaillez avec des FFC de 0,5 mm. Lorsque la broche se plie, le meilleur des cas est qu’elle se détache et disparaît quelque part, le pire des cas est qu’elle se plie sur d’autres broches et crée un court-circuit.
Sur le compte FFC, voici ce qu’il faut savoir. La prochaine fois, examinons les FPC, les cartes flexibles de type imprimé – voyons où elles sont utiles, les exigences pour en concevoir une, et essayons même d’en concevoir une nous-mêmes !
Image présentée « Plextor PX-716A – moteur d’entraînement de disque avec câble plat flexible Sony Chemicals » par [Raimond Spekking]
