Fabrication de circuits imprimés : sélection des matériaux pour circuits imprimés HDI

Il est facile de se perdre dans le monde des matériaux PCB. Il y a tellement d’acronymes, de termes et d’abréviations qu’un ingénieur PCB peut sembler étranger à un autre. Parmi les nombreux acronymes de l’industrie des PCB figure HDI. De nombreuses personnes dans l’industrie des PCB savent ce qu’est HDI, mais elles ne connaissent pas la signification de cet acronyme. HDI signifie High-Density Interconnect, représentant une construction de carte où les traces d’une couche sont rapprochées, formant une matrice de grille sur un substrat. Il a été largement utilisé pour les couches d’interconnexion de niveau supérieur telles que les plans de couche signal/puissance.

La sélection des matériaux de carte de circuit imprimé (PCB) d’interconnexion haute densité (HDI) est essentielle à prendre en compte lors des étapes de conception et de prototype. Souvent, bon nombre de ces options sont déroutantes et, parfois, trompeuses. Heureusement, nous avons fait une partie du travail acharné pour vous en recherchant des fiches techniques spécifiques aux fabricants, des articles de blog et des articles qui couvrent en profondeur le sujet de la conception de PCB.

Considérations importantes pour la sélection des matériaux PCB HDI

De nombreux facteurs doivent être pris en compte pour s’assurer que les PCB HDI répondent à vos exigences spécifiques. Ici, nous examinons certains des facteurs les plus importants à prendre en compte lors du choix du matériau pour les PCB HDI afin que vous puissiez prendre une décision éclairée.

1. Épaisseur du matériau

L’épaisseur du matériau est un facteur important lorsque choisir le tissu pour HDI PCB. Il doit être suffisamment épais pour supporter les charges mécaniques requises et offrir une flexibilité tout en restant aussi mince que possible pour réduire les coûts. En général, l’épaisseur minimale de la feuille de cuivre utilisée dans les PCB HDI varie de 0,05 mm à 0,2 mm, en fonction des exigences de l’application du produit et de l’épaisseur de la carte.

2. Constante diélectrique

La constante diélectrique est la propriété la plus importante à prendre en compte lors du choix d’un matériau pour une carte de circuit imprimé HDI. La constante diélectrique détermine dans quelle mesure un isolateur (FR-4) peut supporter des tensions élevées sans arc ni court-circuit. Des constantes diélectriques élevées signifient des tensions de claquage plus élevées et des courants de fuite plus faibles. Les applications haute fréquence nécessitent des constantes diélectriques élevées car elles doivent supporter des tensions élevées sans arc ni court-circuit. Un faible courant de fuite permet une plus grande efficacité dans les circuits haute fréquence car il réduit la quantité d’énergie gaspillée en raison de la résistance dans les lignes du circuit.

3. Nombre de couches

Le nombre de couches utilisées pour chaque côté d’un PCB HDI. Cela varie en fonction du nombre de couches nécessaires pour votre conception spécifique, mais s’étendra généralement de deux à six couches par côté en fonction des exigences de votre produit.

voir aussi :Comment choisir le PCB HDI

Choisir le bon matériau pour la fabrication de circuits imprimés HDI

Il existe de nombreux matériaux différents utilisés pour fabriquer les PCB HDI, chacun avec ses caractéristiques et ses avantages uniques. La plupart des PCB sont fabriqués à partir d’un ou plusieurs types de stratifié époxy FR-4, qui est une carte de circuit imprimé en fibre de verre haute densité avec une feuille de cuivre appliquée des deux côtés. Le cuivre sert de conducteur électrique, fournit une résistance mécanique et empêche la corrosion.

Chacun de ces matériaux présente des avantages et des inconvénients différents en fonction des exigences spécifiques de votre application et des contraintes budgétaires. Voici les trois matériaux les plus couramment utilisés pour les PCB HDI :

1.FR-4

Le FR-4 est le matériau le plus couramment utilisé pour les PCB HDI. Il s’agit d’un stratifié époxy renforcé de verre à haute résistance diélectrique et à faible coefficient de dilatation thermique. Le FR-4 a un niveau élevé de stabilité dimensionnelle et ses propriétés électriques sont stables à des températures élevées. Il peut résister à un large éventail de conditions environnementales sans se dégrader.

Le FR-4 est couramment utilisé comme matériau de base pour les cartes de circuits imprimés HDI (interconnexion haute densité) en raison de ses excellentes propriétés électriques et de sa facilité d’outillage. Les PCB HDI sont produits en empilant des couches de cuivre sur un noyau en fibre de verre, puis en les laminant ensemble à l’aide d’une résine époxy. Le résultat est un panneau extrêmement solide avec des propriétés mécaniques supérieures, une excellente conduction thermique et une faible constante diélectrique.

2. Polyimide

Le matériau polyimide est un matériau isolant haute température avec une température de transition vitreuse (Tg) de 400°C. Les matériaux polyimide peuvent être utilisés pour les PCB HDI car ils ont une excellente stabilité thermique et une bonne résistance chimique à la plupart des solvants et acides courants. Ils offrent également un faible coefficient de dilatation thermique, ce qui est important pour les applications à haute fréquence où les propriétés électriques du circuit imprimé changent lorsqu’il fait chaud ou froid. Il peut être appliqué des deux côtés de la feuille de cuivre dans les PCB HDI et fournir une isolation électrique entre les couches de feuille de cuivre. De plus, le polyimide offre une excellente protection mécanique des couches de feuille de cuivre contre les dommages mécaniques.

3. Rogers 4350B

Matériel Rogers 4350B est un matériau thermoconducteur simple face, montable en surface, qui peut être utilisé pour les circuits imprimés HDI. Il a une conductivité thermique de 0,69 W/mK et une résistivité de surface de 5,7 X 10 méga-ohms par carré. Rogers 4350B est disponible sous forme d’aluminium et de feuille. Rogers 4350B est couramment utilisé comme matériau HDI, mais il peut également être utilisé dans d’autres applications telles que les panneaux solaires CIGS, où une conductivité thermique élevée est requise pour transférer efficacement la chaleur des cellules solaires.

L’essentiel

L’industrie mondiale des PCB évolue à un rythme de plus en plus rapide. De nouveaux matériaux sont introduits pour répondre aux nouveaux défis de l’industrie électronique, et les cartes HDI font également partie de ces sujets brûlants. Cependant, tous les fabricants ne choisiront pas les mêmes matériaux pour fabriquer des cartes HDI ; ils utiliseront différents matériaux en fonction d’exigences supplémentaires. Il existe divers facteurs importants dans la sélection du meilleur élément pour une application particulière. La Rogers RO4350B est notre premier choix pour les PCB HDI à Hemeixinpcb car il fonctionne bien avec de nombreuses applications.

Avec l’augmentation de la demande de matériaux PCB HDI, nous verrons davantage d’attention portée à la qualité et aux nouvelles applications à venir. Les consommateurs ont exigé une meilleure qualité de la part de l’industrie des PCB, ce qui signifie que les fabricants devront trouver des moyens de fournir de meilleurs matériaux pour rendre possible un espacement plus serré des composants. Le taux de croissance devrait augmenter progressivement.