Introduction aux circuits imprimés flexibles (FPC)
1. Introduction aux circuits imprimés flexibles (FPC)
Une carte de circuit imprimé constituée de substrats flexibles présente les avantages d'un encombrement réduit, d'une faible masse, d'une capacité d'assemblage 3D et d'une flexion dynamique.
2. Matériaux de base
2.1 Stratifié cuivré
Composé d'une feuille de cuivre, d'un adhésif et d'un substrat. Il existe également un substrat sans adhésif, constitué uniquement d'une feuille de cuivre et d'un substrat. Ce type est plus coûteux et actuellement moins utilisé, sauf en cas d'exigences particulières.
2.1.1 Feuille de cuivre
La feuille de cuivre se classe en deux types : la feuille de cuivre laminée à chaud (RA) et la feuille de cuivre électrodéposée (ED). En termes de caractéristiques, le cuivre RA présente de meilleures propriétés mécaniques et est généralement préféré pour les applications nécessitant une flexibilité.
L'épaisseur de la feuille de cuivre est répartie en trois spécifications standard :
. 1/2 oz (0,7 mil)
. 1 oz
. 2 oz
La plupart des applications utilisent une feuille de cuivre de 1 oz.
Référence de conversion des onces (oz)
. Unité de masse : 1 oz = 28,35 g
. 1 once = 16 drams
. 16 onces = 1 livre (lb)
Différents types d'onces
. Once troy (oz.tr / oz.t) : Utilisée pour mesurer les métaux précieux tels que l'or et l'argent. 1 oz = 31,1035 g, 12 oz = 1 lb.
. Once apothicaire (ap oz) : Utilisée en pharmacie. 1 oz = 31,1030 g.
. Once liquide (fl oz) : Utilisée pour les mesures de liquides.
. 1 once liquide britannique = 28,41 ml
. 1 once liquide américaine = 29,57 ml
2.1.2 Substrat
Les matériaux de substrat se classent en deux types :
. Film PI (polyimide) : Plus coûteux mais présente une meilleure résistance à la flamme.
. Film PET (polyester) : Moins coûteux mais non résistant à la chaleur.
Pour les applications nécessitant un brasage, le matériau PI est couramment utilisé. Les épaisseurs standard incluent 1 mil et 2 mil.
2.1.3 Adhésif
Il existe deux types courants d'adhésifs :
Adhésif acrylique
Adhésif époxy (le plus couramment utilisé)
L'épaisseur de l'adhésif varie de 0,4 mil à 1 mil, avec 1 mil comme épaisseur la plus courante.
2.2 Couche de couverture
La couche de couverture est constituée d'un substrat et d'un adhésif. Le substrat se classe en PI et PET, en correspondance avec le matériau du substrat cuivré. Le type d'adhésif de la couche de couverture est identique à celui du substrat cuivré. L'épaisseur de la couche de couverture varie de 0,5 mil à 1,4 mil.
2.3 Raidisseur
Un raidisseur est un matériau rigide ajouté à des zones spécifiques de la carte de circuit flexible pour renforcer certaines régions, par exemple pour le brasage de composants ou le support structurel.
2.3.1 Matériaux de raidisseur
Raidisseurs PI et PET
FR-4 (matériau à base époxy)
Présentation du matériau FR-4
Le terme FR-4 se prononce couramment « FR-4 », mais sa désignation formelle dans les documents écrits est FR-4.
FR-4 désigne une classe de matériau ignifuge, ce qui signifie que le matériau résineux doit pouvoir s'auto-éteindre lorsqu'il est exposé à une flamme. Il ne s'agit pas d'un matériau spécifique mais d'une norme de classification.
Actuellement, il existe de nombreux types de matériaux FR-4 utilisés dans les cartes de circuit imprimé (PCB), mais la plupart sont composés de résine époxy tétra-fonctionnelle combinée à des charges et de la fibre de verre pour former un matériau composite.
Appellations courantes des stratifiés en tissu de verre époxy FR-4 :
Tissu de verre époxy FR-4, plaque isolante, plaque époxy, plaque de résine époxy, plaque de résine époxy bromée, plaque de fibre de verre FR-4, raidisseur FR-4, raidisseur FPC, raidisseur pour circuit flexible, plaque de résine époxy FR-4, plaque isolante ignifuge, plaque stratifiée, pastille de perçage PCB, et bien d'autres.
Caractéristiques techniques et applications :
Le FR-4 est largement utilisé dans les applications d'isolation électronique haute performance, telles que :
. Raidisseur FPC
. Pastille de perçage PCB
. Entretoises en fibre de verre
. Plaques en fibre de verre imprimées à film de carbone pour potentiomètres
. Engrenages planétaires de précision (pour le meulage de plaquettes)
. Cartes de test de précision
. Composants d'isolation électrique et électronique (par exemple, plaques isolantes pour transformateurs, pièces isolantes pour moteurs, entretoises isolantes et engrenages de meulage)
Les stratifiés en tissu de verre époxy FR-4 sont disponibles en plusieurs couleurs :
. FR-4 jaune
. FR-4 blanc
. FR-4 noir
. FR-4 bleu
Le FR-4 est le matériau de base le plus couramment utilisé dans les PCB.
Classification des matériaux de substrat pour PCB
Les matériaux de substrat pour PCB sont classés en fonction de leurs matériaux de renfort :
1. FR-4 : Substrat à base de tissu de verre
2. FR-1, FR-2 : Substrat à base de papier
3. Série CEM : Substrat composite
4. Substrat en matériau spécial : Comprend les matériaux à base céramique et à base métallique
Le FR-4 est produit en imprégnant un tissu de verre électronique spécialisé avec de la résine époxy phénolique, puis en le soumettant à une lamination à haute température et haute pression.