À lire absolument: Guide des matériaux PCB

Quand il s'agit d'électronique, Les PCB sont les héros méconnus qui font que tout fonctionne correctement. Ils sont comme les routes qui relient toutes les parties d'une ville, laisser les signaux voyager là où ils doivent aller. Et tout comme vous voulez des routes faites de matériaux fiables, capables de gérer le trafic, vous voulez que vos PCB soient robustes. Le matériau PCB que vous choisissez est important. Il détermine les performances de votre appareil et sa résistance à une utilisation quotidienne.. Heureusement, une gamme variée de matériel est à votre disposition, répondre à vos besoins spécifiques en matière de performances de conception. Ce guide vous présentera les principaux matériaux PCB parmi lesquels vous pouvez choisir et ce qui rend chacun d'entre eux unique.. Alors allons-y!

De quoi sont faits les circuits imprimés?

Dans cette section, nous présentons principalement les couches clés qui composent le PCB et les matériaux qu'ils utilisent:

• Couche de substrat

le PCB couche de substrat is like the foundation of a house – it’s the base that everything else in a printed circuit board builds on top of. habituellement, cette couche est en fibre de verre, ce qui donne aux PCB leur rigidité caractéristique. Mais la fibre de verre n’est pas le seul matériau disponible.

Les substrats peuvent également être construits à l'aide d'époxy, CEM-1, G-11, métal isolé, FR-1, ou polyimide. Chaque matériau a ses propres propriétés que les ingénieurs choisissent en fonction de facteurs tels que la quantité de chaleur que le PCB peut supporter ou la constante diélectrique.. Mais parmi toutes les options, FR-4 est de loin le plus populaire.

• Couche conductrice

Si la couche de substrat est la base d'une carte de circuit imprimé, vous pouvez considérer la couche conductrice comme le câblage qui fait fonctionner tout. Il s'agit de la couche constituée de fines traces de cuivre qui transmettent les signaux et l'énergie dans tout le circuit..

Le cuivre est devenu le matériau de prédilection pour la couche conductrice car c'est un excellent conducteur et plus abordable que d'autres options comme l'argent ou l'or.. Bien sûr, ces matériaux sont un peu plus conducteurs, mais le cuivre fait le travail pour la plupart des applications.

Le conducteur traces sur un PCB sont comme de minuscules autoroutes de cuivre transportant l'électricité vers tous les différents composants. La disposition et la conception de ces traces sont extrêmement importantes pour garantir que les signaux peuvent circuler rapidement et efficacement..

• Couche de masque de soudure

La couche de masque de soudure, un mince revêtement semblable à du plastique, est placé sur les pistes de cuivre sur un Carte PCB. Cette couche agit comme un isolant qui empêche la soudure de se relier entre les pistes de cuivre à proximité lors de l'assemblage du PCB.. Le masque de soudure joue donc un rôle clé en empêchant la formation de connexions électriques indésirables.. En exposant uniquement les points de soudure prévus, le masque de soudure guide la soudure pour réaliser des connexions appropriées et éviter les courts-circuits. Et il existe en fait différents matériaux utilisés pour le masque de soudure en fonction de la méthode d'application., ce sont des liquides époxy, film sec, et liquide photoimageable.

• Couche de sérigraphie

le couche de sérigraphie sur un circuit imprimé est comme une feuille de route pour construire l'électronique. Cette encre époxy est imprimée sur le PCB lors des étapes finales. Il montre où chaque composant doit être placé avec des étiquettes et des marquages ​​utiles. Au-delà de l'étiquetage, la sérigraphie indique également des avertissements importants ou des logos du fabricant. Tous ces petits symboles et codes imprimés à l'encre blanche fournissent des conseils cruciaux pour la construction et le débogage..

Types courants de matériaux PCB

1. FR-4 (Ignifuge 4)

Le FR-4 est devenu le matériau prédominant pour les cartes de circuits imprimés en raison de sa combinaison optimale de prix abordables., performances fiables, et simplicité de fabrication. Il est composé d'un tissu en fibre de verre tissé imprégné de résine époxy et renforcé d'un matériau ignifuge. Cartes de circuits imprimés FR-4 fournir une isolation électrique efficace et une robustesse structurelle tout en restant fonctionnellement stable à des températures élevées et basses. Cette polyvalence fait du FR-4 un choix idéal pour les PCB dans divers produits, notamment l'électronique grand public., appareils de télécommunications, et machines industrielles.

2. CEM-3

Comme FR-4, CEM-3 est fabriqué à partir de fibres de verre tissées imbibées d'une résine époxy. Cela lui confère bon nombre des mêmes propriétés souhaitables que le FR-4.: excellente isolation électrique, force mécanique, et stabilité thermique. Mais le CEM-3 se distingue en étant un peu plus abordable. Pour conceptions de circuits qui n'ont pas besoin du summum absolu de la performance, les ingénieurs soucieux des coûts optent souvent pour le CEM-3 au lieu du FR-4, plus cher.. Ainsi, même si le vénérable FR-4 règne toujours en maître pour les applications avancées, CEM-3 offre une option intéressante pour les besoins quotidiens en PCB. Son équilibre de capacités et son prix modeste font du CEM-3 un matériau back-end fiable pour tous les types d'électronique..

3. Polyimide

Le polyimide est un matériau polymère polyvalent idéal pour les cartes de circuits imprimés dans des environnements exigeants. Stabilité thermique inégalée du polyimide, flexibilité mécanique, et sa résistance chimique lui permettent de conserver son intégrité et sa fonctionnalité même lorsqu'il est soumis à des environnements opérationnels extrêmement exigeants. Alors que la chaleur extrême et les agents caustiques compromettent la robustesse de nombreux matériaux, le polyimide conserve ses propriétés et continue de fonctionner de manière fiable.

Cette résilience thermique et chimique exceptionnelle, associé à une flexibilité structurelle, rend le polyimide bien adapté à l'électronique critique dans de nombreux secteurs, y compris l'aérospatiale, automobile, et militaire.

4. Téflon (PTFE)

Ce matériau offre des qualités électriques exceptionnelles qui minimisent la perte de signal, même aux fréquences radar et satellite. Les attractions phares du PTFE sont ses faibles constante diélectrique et tangente de perte, qui limitent la dégradation et la distorsion du signal. Il présente également une stabilité thermique exceptionnelle grâce à sa température de transition vitreuse élevée.. Les PCB en téflon conservent leur structure et leur intégrité de performance même lorsqu'ils sont exposés à une chaleur extrême. Pour couronner le tout, ce matériau PCB présente une superbe résistance chimique, ignorer même les produits chimiques agressifs qui pourraient endommager d'autres plastiques.

5. Matériel PCB de noyau en métal

Noyaux métalliques, comme le nom le suggère, avoir un noyau métallique, généralement en aluminium, pour assurer une meilleure dissipation de la chaleur. Ils s'habituent énormément à chaque fois que les composants deviennent très chauds. Nous parlons de lumières LED haute puissance, convertisseurs de puissance, automotive electronics – anything that cranks out blazing heat. Alors la prochaine fois que vous construisez des appareils électroniques où les choses deviennent effrayantes, panneaux à âme métallique tu as le dos! Le noyau métallique intégré facilite la dissipation de la chaleur des composants sensibles à la température, évitant ainsi les conditions de surchauffe et favorisant des performances constantes.

6. Matériel Rogers

Rogers Corporation se distingue comme l'un des principaux fournisseurs de matériaux pour PCB, proposer des produits performants pour des applications exigeantes. Leurs séries populaires RO4000 et RO3000 conviennent aux hautes fréquences, haute température, et des besoins de haute fiabilité. Les matériaux Rogers offrent les propriétés spécialisées nécessaires à des produits tels que les systèmes radar, équipement de forage, et l'avionique aérospatiale où la performance est essentielle. Avec R interne&D et fabrication, Rogers produit des matériaux PCB de première qualité auxquels font confiance les fabricants axés sur la qualité pour les cartes critiques. Quand les circuits doivent fonctionner parfaitement dans des conditions intenses, Rogers livre.

Vous trouverez ci-dessous un tableau qui compare ces matériaux PCB sous différents aspects:

Matériel	FR4	CEM-3	Téflon	Rogers	Métal	Polyimide
Constante diélectrique	~4.4	~4.5 – 4.9	~2.1	~2.5 – 10.2	Variable	~3.4 – 3.5
Stabilité thermique	Bien	Modéré	Excellent	Excellent	Variable	Bien
Gamme de fréquences	Portée jusqu'à GHz	Portée jusqu'à GHz	Portée jusqu'à GHz	Four micro onde & RF	Limité par la peau	Gamme GHz
Tangente de perte	Faible	Modéré	Très lent	Faible	Faible	Faible
Coût	Faible	Faible	Haut	Haut	Modéré à élevé	Modéré
Flexibilité mécanique	Limité	Limité	Bien	Limité	Limité	Excellent
Traitement	la norme	la norme	Spécialisé	Spécialisé	Limité	la norme

Facteurs à considérer lors du choix du matériau PCB

Plusieurs aspects doivent être évalués lors de la sélection d'un matériau pour fabrication de circuits imprimés:

Performances électriques

• Constante diélectrique (Ne sait pas): Cela affecte la vitesse de propagation du signal et le contrôle de l'impédance. Des valeurs Dk plus élevées peuvent entraîner des vitesses de signal plus lentes.
• Facteur de dissipation (Df): Affecte les pertes de signal et l'efficacité énergétique. Des valeurs Df inférieures sont souhaitables pour les applications haute fréquence.

Force mécanique

• Résistance à la traction: Détermine la capacité du PCB à résister aux contraintes mécaniques sans déformation ni rupture.
• Résistance à la flexion: Pertinent pour les flexibles ou PCB rigides-flexibles, indiquant leur résistance à la flexion et à la flexion.

Propriétés thermiques

• Conductivité thermique: Crucial pour la dissipation de la chaleur dans les composants à forte consommation d'énergie. Une conductivité thermique élevée aide à dissiper la chaleur plus efficacement.
• Coefficient de dilatation thermique (CTE): Une inadéquation entre le PCB et le composant CTE peut entraîner des problèmes de fiabilité en raison du cycle thermique.

Inflammabilité et résistance aux flammes

• Classement UL: UL 94 les évaluations classent les matériaux en fonction de leur inflammabilité et de leurs propriétés auto-extinguibles. V-0 est plus ignifuge que le V-2, par exemple.

Considérations de coût

• Les coûts des matériaux PCB peuvent varier considérablement. Matériaux haute performance comme le PTFE (Téflon) ont tendance à être plus chers que le FR-4, un matériau courant à base d'époxy.

Capacité de fabrication

• Compatibilité avec les processus d'assemblage: Certains matériaux peuvent nécessiter des équipements ou des méthodes de traitement spécialisés qui pourraient avoir un impact sur les coûts de fabrication..
• Perçabilité et usinabilité: Les matériaux doivent être faciles à travailler pendant le processus de fabrication.

Considérations environnementales

• Conformité RoHS: Vérifier que le matériau du circuit imprimé sélectionné répond aux normes environnementales applicables, comme les exigences RoHS, qui limitent certaines substances toxiques.
• Recyclage et élimination: Considérez la facilité de recyclage et d’élimination du matériau après le cycle de vie du PCB.

Intégrité du signal et fréquence

• Applications haute fréquence: Différents matériaux présentent des caractéristiques de perte de signal variables à des fréquences plus élevées. Choisissez un matériau avec une tangente à faible perte pour une meilleure intégrité du signal.

The Bottom Line

Choisir le bon matériau pour votre circuit imprimé est une affaire importante. Cela peut vraiment affecter le fonctionnement de votre circuit imprimé, combien de temps ça dure, et combien ça coûte de construire. Vous devez considérer des choses comme: est-ce que ce truc peut bien conduire l'électricité? How about heat – does it dissipate that effectively? Est-ce que ça va tenir physiquement dans le temps? Peut-il supporter d'être exposé à des produits chimiques ou à des conditions impliquées ici? Selon l'application, vous devrez peut-être aussi penser aux facteurs environnementaux. En comprenant les forces et les limites de chaque matériau PCB, les ingénieurs peuvent choisir celui qui est optimal pour les objectifs spécifiques de leur projet. Si vous avez besoin d'aide pour choisir le matériau PCB, essayez de demander de l'aide Technologie MOKO.