En tant que composant essentiel des produits électroniques, la sélection des matières premières pour une carte de circuit imprimé (PCB) a un impact direct sur les performances, la fiabilité et les coûts de fabrication de la carte.
Le principal déterminant des performances mécaniques et électriques des circuits imprimés
Le substrat sert de base à une carte de circuit imprimé (PCB) et doit posséder des propriétés essentielles telles que l'isolation électrique, la résistance thermique, la résistance mécanique et la stabilité dimensionnelle. En fonction du scénario d'application spécifique, les substrats peuvent être globalement classés en deux types : les substrats rigides et les substrats flexibles.
Substrats rigides : la résine époxy renforcée de fibres de verre-(FR-4) constitue le courant dominant dans cette catégorie ; sa composition comprend de la résine époxy, un tissu en fibre de verre et un agent de durcissement. FR-4 possède d'excellentes propriétés d'isolation électrique (constante diélectrique : 4,0–4,5), de résistance thermique (valeur Tg : 130–180 degrés) et de résistance mécanique (résistance à la flexion : supérieure ou égale à 300 MPa), ce qui le rend largement utilisé dans des domaines tels que l'électronique grand public et les équipements de communication. De plus, les substrats haute fréquence - (tels que les substrats remplis de PTFE et de céramique -) sont utilisés dans les applications haute - fréquences, telles que les stations de base 5G et les systèmes radar, en raison de leur faible perte diélectrique (Df inférieur ou égal à 0,002) ; cependant, leur coût est de 30 à 50 % supérieur à celui du FR-4.
Substrat flexible : centré sur un film polyimide (PI), ce matériau offre une résistance à la chaleur (avec une plage de températures de fonctionnement à long terme de -200 degrés à 300 degrés), une flexibilité (avec un rayon de courbure inférieur ou égal à 0,5 mm) et une stabilité chimique nettement supérieure à celles des films PET traditionnels ; par conséquent, il constitue le matériau préféré pour les cartes de circuits imprimés flexibles (FPC). Bien que le coût du film PI soit environ deux à trois fois supérieur à celui du FR-4, il répond efficacement aux exigences des applications de pliage dynamique, telles que celles rencontrées dans les appareils portables et les écrans automobiles.
Matériaux conducteurs : le support central pour la construction de circuits
Les matériaux conducteurs doivent posséder une conductivité, une résistance à la corrosion et une aptitude au traitement élevées ; ils sont principalement classés en deux types : les feuilles de cuivre et les pâtes conductrices.
Feuille de cuivre : Représentant environ 30 à 40 % du coût total d'un PCB, la feuille de cuivre est classée selon son processus de fabrication en feuille de cuivre électrolytique (ED) et feuille de cuivre laminée (RA). La feuille de cuivre électrolytique présente une faible rugosité de surface (Ra inférieur ou égal à 0,5 μm), ce qui la rend adaptée aux cartes d'interconnexion haute densité (HDI) ; la feuille de cuivre laminée présente une excellente ductilité (allongement supérieur ou égal à 15 %) et est fréquemment utilisée dans les cartes de circuits imprimés flexibles. L'épaisseur de la feuille de cuivre a un impact direct sur sa capacité de transport de courant- ; les épaisseurs standard incluent 18 μm, 35 μm et 70 μm, tandis que les cartes haute fréquence-peuvent utiliser une feuille de cuivre ultra-fine (3 à 12 μm) pour minimiser la perte de signal.
Matériaux des masques de soudure : clé de la protection des circuits et d'une fiabilité améliorée
Les matériaux des masques de soudure doivent posséder des propriétés isolantes, une résistance à la soudure et une stabilité chimique ; ils sont principalement classés en deux types : les encres photosensibles liquides et les masques de soudure à film sec-.
Encre liquide photosensible : durcit sous la lumière ultraviolette pour former une couche de masque de soudure. Il se caractérise par une haute résolution (largeur/espacement des lignes inférieur ou égal à 50 μm) et une forte adhérence (résistance au pelage supérieure ou égale à 1,5 N/mm), ce qui le rend adapté aux circuits imprimés de haute-précision. Son coût est d'environ 80 à 120 RMB/kg ; cependant, cela nécessite une exposition concomitante et un équipement de développement, ce qui augmente la complexité du processus.
Masque de soudure à film sec : utilise un film PET comme support et forme la couche de masque de soudure par stratification thermique suivie d'un développement. Il offre un fonctionnement simple (ne nécessitant aucun équipement de développement) mais présente une résolution inférieure (largeur/espacement des lignes supérieur ou égal à 100 μm) et est principalement utilisé pour les cartes de circuits imprimés à faible -densité.
