La stratification des PCB est une étape cruciale dans Fabrication de PCB, qui consiste à « prendre en sandwich » une couche centrale contenant les circuits entre des feuilles de matériau stratifié pour carte de circuit imprimé. Une stratification appropriée est essentielle pour créer un PCB durable, capable de résister aux contraintes mécaniques et thermiques tout au long de sa durée de vie..
Alors, qu’est-ce que le laminage de PCB exactement et pourquoi est-ce important ?? La stratification fait référence au processus de liaison permanente de feuilles de matériau isolant, appelés stratifiés, aux couches conductrices de cuivre grâce à l’application de chaleur et de pression. Cela forme un panneau multicouche avec les circuits scellés en toute sécurité à l'intérieur. La stratification des PCB est importante car elle assure la rigidité structurelle et protège le cuivre de l'environnement., tout en isolant également entre les couches conductrices pour éviter les courts-circuits.
Dans ce guide du débutant, nous explorerons les différents types de stratifiés utilisés dans les PCB, suivez le processus de laminage étape par étape, et examiner les facteurs clés à prendre en compte lors de la sélection des stratifiés. Commençons!
Différents types de stratifiés de circuits imprimés
Il existe plusieurs types de matériaux stratifiés utilisés pour les couches isolantes d'un PCB. Parmi les plus courants figurent:
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Stratifié FR-4
Le matériau stratifié le plus utilisé aujourd’hui est le FR-4., une résine époxy renforcée de fibres de verre. Ce matériau offre un bon équilibre de performances, Coût, et disponibilité. Le renfort en fibre de verre tissée apporte rigidité mécanique et solidité à la planche. Le système de résine époxy confère des propriétés d'isolation électrique et lie les couches ensemble une fois durcie..
Les stratifiés pour circuits imprimés FR-4 sont disponibles auprès de nombreux fabricants dans une gamme de tissages de verre, contenu en résine, et poids. Propriétés électriques comme constante diélectrique peut être réglé en ajustant la chimie de la résine. L'abordabilité relative et la polyvalence du FR-4 le rendent adapté à de nombreuses applications générales de circuits imprimés..
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Stratifié CEM-1
Pour les applications plus sensibles aux coûts, Les stratifiés CEM-1 peuvent être utilisés comme alternative moins coûteuse au FR-4. CEM-1 utilise une résine époxy composite renforcée de papier de cellulose plutôt que de fibre de verre.
Étant donné que les fibres de papier cellulosique ne sont pas aussi résistantes que la fibre de verre, Le CEM-1 a des propriétés mécaniques réduites. Il absorbe également plus d'humidité. Mais le coût des matériaux est nettement inférieur, permettant de réaliser des économies sur les coûts des PCB lorsque les exigences de performances sont moins exigeantes.
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Polyimidélaminé
Les films polyimide comme le Kapton offrent une excellente stabilité thermique et résistance chimique. Cela les rend adaptés aux applications de PCB flexibles. La flexion répétée des circuits nécessite des stratifiés robustes. Les films polyimide peuvent résister à des températures très élevées, avec des températures de transition vitreuse supérieures à 300°C. Cette résistance thermique permet d'appliquer des circuits flexibles à base de polyimide dans des environnements à haute température. Les applications courantes incluent l'électronique dans les systèmes aérospatiaux.
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Haute fréquence/haute vitesse
Des stratifiés spécialisés pour cartes de circuits imprimés, conçus pour des performances électriques optimales, sont utilisés dans haute fréquence PCB et PCB numérique haute vitesse. Les propriétés clés telles que la constante diélectrique et la tangente de perte sont minimisées pour maintenir l'intégrité du signal à des vitesses plus rapides..
Les matériaux stratifiés haute fréquence/haute vitesse courants incluent le PTFE (Téflon) composites renforcés de fibres de microverre. Des mélanges de PTFE chargés en céramique sont également utilisés. Les propriétés diélectriques précises peuvent être adaptées aux applications cibles.
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Stratifié plaqué métal
Les stratifiés à revêtement métallique comportent de fines couches de métal comme le cuivre ou l'aluminium, liées à un ou aux deux côtés du substrat diélectrique.. Cela permet la création de PCB à noyau métallique, qui ont la couche métallique au centre pour diffuser et dissiper la chaleur.
Les stratifiés recouverts d'aluminium offrent la conductivité thermique la plus élevée pour la dissipation thermique. Stratifiés recouverts de cuivre ont également de bonnes propriétés thermiques. Ces cartes à base de métal sont idéales pour l'électronique haute puissance où la gestion thermique est essentielle..
Explication étape par étape du processus de stratification des PCB
- Préparation de surface
Ce processus implique un nettoyage minutieux des panneaux, les rincer avec de l'eau purifiée, éliminant les surfaces en cuivre corrodées et les empreintes digitales, et éliminer les résidus
- Micro-gravure
En micro-gravure, une feuille de cuivre préalablement plaquée est oxydée à l'aide d'un acide. Cette méthode assure l'uniformité de la couche de cuivre et préserve des zones spécifiques, comme les pads et les itinéraires, indispensable à la transmission des signaux électriques, sans les exposer pendant le processus.
- Traitement de surface
Utilisation d'un bain d'oxyde noir, les PCB subissent un traitement de surface minutieux, améliorant l'adhérence de la résine époxy et évitant efficacement les problèmes de délaminage.
- Empilement de la couche interne
À ce stade du processus, un opérateur organise soigneusement les couches internes et préimprégnés dans le bon ordre et les colle délicatement ensemble à l'aide de la riveteuse.
- Assemblage complet
La pile assemblée est prise en sandwich entre des feuilles de feuille de cuivre et des plaques d'acier inoxydable. Les plaques d'acier empêchent la déformation et les dommages lors du laminage. Cet assemblage complet va dans la presse à plastifier.
- Stratification de PCB
L'ensemble sandwich entre dans une presse à plastifier hydraulique chauffée. Sous la chaleur et la pression, les couches de préimprégné se ramollissent et coulent pendant que l'époxy durcit. Cela lie les couches dans un circuit imprimé laminé solide. Le laminage des PCB prend généralement 1 à 2 heures sous chaleur et pression.
- Refroidissement
Après laminage, l'assemblage durci est transféré vers une presse de refroidissement. Le refroidissement sous pression empêche le développement de déformations et de contraintes internes lorsque les températures chutent..
- Détachage
Les plaques en acier inoxydable se détachent du panneau laminé une fois qu'il atteint la température ambiante. Cela expose les couches externes de feuille de cuivre.
- Alignement des trous
Les rayons X vérifient l'alignement des trous de la couche interne après laminage. Tout déplacement pendant le processus de collage à haute pression est détecté. Les trous sont ébavurés et alésés jusqu'à ce que toutes les couches se réalignent, assurer une connectivité fiable entre les couches de PCB.
Facteurs à considérer lors du choix du stratifié pour circuits imprimés
Avec une abondance d'options de stratifié, il est important de sélectionner le bon matériau en fonction des exigences du produit et des considérations de conception du PCB:
Contrôle qualité : exiger des fournisseurs qu'ils fournissent une documentation attestant que leurs stratifiés utilisent les bons matériaux et répondent à toutes les spécifications.. Examinez les rapports de test et les certificats de qualité pour confirmer que les cartes répondront aux besoins de performances. Constante diélectrique – La vitesse de propagation des signaux sur un stratifié PCB et le contrôle d'impédance sont influencés par la constante diélectrique. Une constante diélectrique réduite facilite la transmission rapide du signal dans les conceptions à grande vitesse.
Tangente de perte – Aux hautes fréquences, la tangente de perte dicte la quantité de signal perdue en raison de l'absorption dans le matériau stratifié. Une valeur inférieure dans la tangente de perte améliore l'intégrité globale du signal en minimisant la perte de signal.
Conductivité thermique – Il représente la rapidité avec laquelle la chaleur se déplace à travers le stratifié. Une conductivité thermique plus élevée favorise une dissipation efficace de la chaleur des composants chauds de la carte, assurant une régulation optimale de la température.
Coefficient de dilatation thermique (CTE) – Ce coefficient représente l’expansion du stratifié à chaque degré d’augmentation de la température.. L'alignement du CTE entre les couches de stratifié et de cuivre atténue les contraintes thermiques, améliorer la stabilité du PCB.
Température de transition vitreuse (Tg) – Tg marque le point où le stratifié passe d'un état rigide à un état ramolli.. Pour éviter les dommages dus à la surchauffe, la Tg doit dépasser la température maximale de fonctionnement du PCB d'au moins 50°C, s'assurer que le conseil reste structurellement intact.
Résistivité de surface- Vérifiez que la résistivité de la surface du stratifié se situe dans la plage idéale. 103 à 109 plage de mégaohms par mètre carré. L'humidité et la température affectent les valeurs. Sélectionnez des stratifiés répondant aux exigences même dans les conditions environnementales attendues.
Dernières pensées
La stratification des PCB peut sembler n'être qu'un détail de fabrication, mais c'est un processus crucial dans la fabrication des PCB. L'utilisation des bons matériaux stratifiés pour circuits imprimés et le respect de procédures de stratification minutieuses permettent de produire des circuits imprimés fiables., cartes de circuits imprimés hautes performances. Pour les meilleurs résultats, collaborer avec un fabricant qui possède une expertise dans la sélection de stratifiés ainsi que des processus de stratification de pointe. Avec les bases couvertes dans ce guide du débutant, vous êtes maintenant prêt à approfondir votre réflexion et à considérer la stratification comme partie intégrante de votre prochaine conception de PCB. Pour toute autre question, ne hésitez pas à contact avec notre spécialiste PCB.
