Quels sont les matériaux couramment utilisés pour les circuits imprimés (PCB) ?

L'un des matériaux courants dans la fabrication de circuits imprimés (PCB) est le stratifié cuivré (CCL), qui est fabriqué en imprégnant de la résine avec des matériaux d'armature tels que du papier de pâte à bois ou un tissu en fibre de verre, puis en appliquant une feuille de cuivre sur une ou deux faces et en comprimant le tout par un procédé de pressage à chaud. Les CCL assurent trois fonctions essentielles : la conductivité, l'isolation et le soutien structurel, ce qui en fait un composant indispensable dans les appareils électroniques.

Les laminés cuivre-clad (CCL) sont classés en types rigides et flexibles selon leurs propriétés mécaniques, et selon le matériau d'armature en variantes à base de tissu de fibre de verre, à base de papier et composites. Les CCL à base de tissu de fibre de verre, renforcés avec un tissu de fibre de verre, présentent une résistance mécanique et des performances électriques exceptionnelles, ce qui en fait le type le plus largement utilisé. Les CCL à base de papier, utilisant du papier comme matériau d'armature, offrent un coût inférieur mais des caractéristiques mécaniques et électriques relativement moins bonnes, et sont généralement employés dans les appareils électroniques grand public. Les CCL composites intègrent plusieurs matériaux d'armature, tels que la fibre de verre et le papier, afin d'obtenir un équilibre entre coût et performance.

Plus de 60 % des laminés cuivrés utilisent actuellement la feuille FR-4 comme matériau de renfort. Typiquement, la feuille FR-4 utilise un tissu en fibre de verre sans alcalin pour renforcer la résistance mécanique. Ce tissu est imprégné de résine époxy, offrant une excellente adhérence, isolation électrique et stabilité chimique.

Le système de résine comprend principalement de la résine époxy à faible teneur en brome, de la résine époxy à forte teneur en brome, de la résine époxy modifiée par de l'isocyanate et de la résine époxy phénolique. En ajustant le ratio de ces résines, on peut obtenir différentes températures de transition vitreuse (valeurs Tg).

Pour assurer une performance ignifuge, on ajoute des retardateurs de flamme bromés comme le tribromophényl d'alkyle A (TBBPA) ou des retardateurs de flamme sans halogène comme les composés à base de phosphore et d'azote.

Le cuivre utilisé comprend la feuille de cuivre électrolytique ou la feuille de cuivre laminée, qui sert de matériau principal de la couche métallique conductrice à la surface des laminés cuivrés.

RDS Composite fournit des CCL FR4 de haute qualité d'épaisseurs 12μm, 18μm ou 35μm, avec une épaisseur de carte support comprise entre 0,2 mm et 3,2 mm.

Quelles sont les caractéristiques du CCL FR4 ?

Propriétés mécaniques : Grande rigidité, excellente résistance à la flexion et aux chocs, avec une bonne résistance à la flexion et à la traction, capable de supporter la pression de soudage et les contraintes mécaniques lors de l'assemblage de circuits imprimés.

Performance électrique : La constante diélectrique reste stable entre 4,2 et 4,8 (1 GHz), avec des pertes diélectriques faibles et une forte résistance d'isolation, réduisant efficacement l'atténuation du signal et les interférences lors de la transmission haute fréquence.

Résistance thermique : Le FR-4 standard possède une température de transition vitreuse (Tg) de 130-150 °C, tandis que le FR-4 haute Tg dépasse 170 °C, lui permettant de supporter des températures élevées de soudage et offrant une excellente résistance aux chocs thermiques.

Rétention de flamme : Répond à la norme UL94 V-0, s'éteint spontanément en moins de 10 secondes après avoir été retiré de la source d'ignition et ne goutte pas, garantissant ainsi la sécurité des appareils électroniques.

Stabilité dimensionnelle : Le coefficient de dilatation thermique est relativement faible dans les directions X/Y (environ 13-18 ppm/℃), mais légèrement plus élevé dans la direction Z, empêchant efficacement les fissures intercouches ou le désalignement des circuits causés par des différences de dilatation thermique lors du stratifié de circuits imprimés multicouches.

Le laminé cuivre FR-4, grâce à son rapport coût-efficacité, son isolation stable, sa haute résistance mécanique et son excellente rétention de flamme, est aujourd'hui le substrat rigide pour circuits imprimés le plus utilisé. Il est employé dans des secteurs clés tels que l'électronique grand public, l'électronique automobile, la commande industrielle et les équipements de communication.