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​​PCB en céramique : tout ce que vous devez savoir

APERÇU

Article Circuit imprimé flexible PCB rigide-flexible PCB rigide
Couche maximale 8L 36L 60L
Trace/Espace minimum de la couche intérieure 3/3 mil 3/3 mil 3/3 mil
Trace/Espace minimum de la couche sortante 3,5/4 mil 3,5/4 mil 3/3 mil
Couche intérieure Max Cuivre 2 oz 6 onces 6 onces
Couche de sortie Max Cuivre 2 oz 3 onces 6 onces
Forage mécanique minimum 0,1 mm 0,15 mm 0,15 mm
Forage laser minimum 0,1 mm 0,1 mm 0,1 mm
Rapport d'aspect (perçage mécanique) 10:1 12:1 20:1
Rapport d'aspect (perçage laser) / 1:1 1:1
Tolérance du trou d'ajustement à la presse ±0,05 mm ±0,05 mm ±0,05 mm
Tolérance PTH ±0,075 mm ±0,075 mm ±0,075 mm
Tolérance NPTH ±0,05 mm ±0,05 mm ±0,05 mm
Tolérance de fraisage ±0,15 mm ±0,15 mm ±0,15 mm
Épaisseur du panneau 0,1-0,5 mm ±0,1mm 0,4-8 mm
Tolérance d'épaisseur du panneau (<1,0 mm) ±0,05 mm ±0,1mm ±0,1mm
Tolérance d'épaisseur de planche (≥1,0 mm) / ±10% ±10%
Tolérance d'impédance Mono-extrémité : ±5 Ω (≤ 50 Ω), ± 10% (> 50 Ω) Mono-extrémité : ±5 Ω (≤ 50 Ω), ± 10% (> 50 Ω) Asymétrique : ±5Ω(≤50Ω),±7%(>50Ω)
Différentiel:±5Ω(≤50Ω),±10%(>50Ω) Différentiel:±5Ω(≤50Ω),±10%(>50Ω) Différentiel:±5Ω(≤50Ω),±7%(>50Ω)
Taille minimale du tableau 5*10mm 10*10mm 10*10mm
Taille maximale du tableau 9*14 pouces 22,5*30 pouces 22,5*30 pouces
Tolérance de contour ±0,05 mm ±0,1mm ±0,1mm
BGA minimum 7 millions 7 millions 7 millions
Min. SMT 7*10 millions 7*10 millions 7*10 millions
Traitement de surface ENIG, doigt d'or, argent d'immersion, étain d'immersion, HASL(LF),OSP,ENEPIG,Flash Gold; placage or dur ENIG, doigt d'or, argent d'immersion, étain d'immersion, HASL(LF),OSP,ENEPIG,Flash Gold; placage or dur ENIG, doigt d'or, argent d'immersion, étain d'immersion, HASL(LF),OSP,ENEPIG,Flash Gold; placage or dur
Masque de soudure Masque de soudure vert/PI noir/PI jaune Masque de soudure vert/PI noir/PI jaune Vert, noir, bleu, rouge, vert mat
Dégagement minimum du masque de soudure 3 millions 1,5 million 1,5 million
Barrage de masque de soudure minimum 8 millions 3 millions 3 millions
Légende Blanc, noir, rouge, jaune Blanc, noir, rouge, jaune Blanc, noir, rouge, jaune
Largeur/hauteur minimale de la légende 4/23 mil 4/23 mil 4/23 mil
Largeur du filet de souche 1,5 ± 0,5 mm 1,5 ± 0,5 mm /
Arc et torsion / 0.05% 0.3%
Table des matières
Article principal (H2)

Différents types de PCB en céramique fournis par GlobalWellPCBA

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Introduction

Dans le paysage dynamique de la conception et de la fabrication électroniques, l’évolution des cartes de circuits imprimés (PCB) est essentielle pour stimuler l’innovation et l’efficacité.

Parmi ces avancées, les PCB spéciaux se démarquent comme la pierre angulaire des applications nécessitant des performances, une durabilité et des fonctionnalités améliorées au-delà de ce qu'offrent les PCB standard.

Qu'est-ce qu'un PCB spécial ?

Les PCB spéciaux sont conçus pour répondre aux exigences uniques et exigeantes des appareils électroniques, se distinguant des PCB standard par leurs matériaux, configurations et processus de fabrication personnalisés.

Ces cartes sont conçues pour fonctionner dans des conditions environnementales extrêmes, gérer des niveaux de puissance plus élevés ou atteindre une précision et une fiabilité supérieures, répondant aux besoins spécifiques des applications avancées.

Types de PCB spéciaux et applications

Les PCB spéciaux englobent une grande variété de types, chacun adapté à des applications particulières :

  • Cartes RF haute fréquence : Utilisées dans les systèmes de télécommunications et de radar, ces cartes sont conçues pour des performances optimales à hautes fréquences, généralement en utilisant des matériaux tels que Rogers et Taconic.
  • PCB en cuivre lourd : Idéals pour les applications haute puissance telles que les systèmes automobiles et les commandes industrielles, ces PCB comportent des couches de cuivre plus épaisses pour une capacité de transport de courant améliorée.
  • PCB HDI (interconnexion haute densité) : Utilisés dans les appareils électroniques compacts tels que les smartphones et les tablettes, les PCB HDI permettent une densité de composants plus élevée grâce à l'utilisation de vias enterrés et borgnes.
  • PCB flexibles et rigides : Offrant une conception polyvalente, ces PCB sont essentiels pour la technologie portable moderne, les dispositifs médicaux et les applications aérospatiales.
  • PCB en céramique : Connus pour leur conductivité thermique exceptionnelle, ils sont utilisés dans l’éclairage LED et les environnements à haute température.

Avantages des PCB spéciaux

Les cartes de circuits imprimés (PCB) spéciales offrent de nombreux avantages par rapport aux PCB standards, répondant aux besoins de plus en plus complexes et spécifiques des appareils électroniques modernes. 

  1. Performances améliorées dans les environnements difficiles : Les PCB spéciaux sont conçus pour résister à des conditions extrêmes telles que des températures élevées, des pressions et des environnements corrosifs, ce qui les rend adaptés aux applications aérospatiales, automobiles et industrielles.
  2. Performances électriques améliorées : Ces PCB utilisent des matériaux à faible perte diélectrique, garantissant une intégrité supérieure du signal pour les applications haute fréquence dans les systèmes de télécommunications, de radar et de RF.
  3. Durabilité et fiabilité accrues : Les PCB spéciaux, construits avec des matériaux et des processus robustes, offrent une plus grande durabilité et fiabilité, en particulier dans les applications électroniques de puissance et automobiles. Cela conduit à des coûts de maintenance réduits et à une durée de vie plus longue.
  4. Une plus grande flexibilité de conception : Les PCB flexibles et rigides permettent des conceptions de produits innovantes en s'insérant dans des espaces restreints, ce qui est idéal pour la technologie portable et les dispositifs médicaux où la compacité est cruciale.
  5. Gestion thermique améliorée : Les circuits imprimés spéciaux dotés de noyaux métalliques ou de substrats céramiques dissipent efficacement la chaleur, évitant ainsi la surchauffe dans les applications électroniques haute puissance et d'éclairage LED.
  6. Densité de composants plus élevée : Les PCB d'interconnexion haute densité (HDI) prennent en charge un assemblage plus compact avec une densité de composants plus élevée, essentielle pour la miniaturisation de l'électronique grand public comme les smartphones.
  7. Rentabilité à long terme : Bien que les PCB spéciaux puissent avoir un coût initial potentiellement plus élevé, leur durabilité, leur fiabilité et leurs performances améliorées peuvent conduire à des économies au fil du temps, ce qui en fait un choix rentable pour de nombreuses applications.

Comprendre les matériaux PCB spéciaux

Le choix du matériau influence fortement les performances des PCB spéciaux. Les options incluent :

  • Stratifiés haute fréquence : Ces matériaux sont sélectionnés pour leur faible perte diélectrique, ce qui les rend adaptés aux applications RF et micro-ondes.
  • Noyaux métalliques et dissipateurs thermiques : Ceux-ci sont utilisés dans les PCB nécessitant une dissipation thermique efficace, tels que les panneaux d'éclairage LED.
  • Céramique: Offrent une excellente conductivité thermique et une excellente isolation électrique pour les applications à haute température.
  • Substrats à haute Tg : Ces matériaux restent stables à des températures plus élevées, ce qui est idéal pour les appareils soumis à une chaleur intense.

Considérations de conception pour les PCB spéciaux

La conception de PCB spéciaux implique une série de considérations critiques pour garantir qu'ils répondent aux exigences spécifiques des applications avancées :

  • Sélection des matériaux : Choisissez des matériaux en fonction des besoins de l'application, tels que la conductivité thermique pour la gestion de la chaleur ou la flexibilité pour les appareils portables.
  • Gestion de la chaleur: Pour dissiper efficacement la chaleur et éviter la surchauffe, mettez en œuvre des dissipateurs thermiques, des vias thermiques et un placement soigneux des composants.
  • L'intégrité du signal: Pour minimiser les interférences dans les applications haute fréquence, l'intégrité du signal est maintenue grâce à une disposition minutieuse des traces, des lignes à impédance contrôlée et un blindage.
  • Intégrité de l'alimentation : Concevez des réseaux de distribution d’énergie qui fournissent une alimentation stable et propre à tous les composants, ce qui est crucial pour les applications analogiques sensibles et à haute puissance.
  • Placement et routage des composants : Optimisez le placement et le routage des composants pour améliorer les performances, faciliter l’assemblage et garantir la fabricabilité.
  • Force mécanique: Tenez compte de la résistance mécanique du PCB, en particulier pour les applications soumises à des contraintes physiques, en choisissant les matériaux et l'épaisseur de la carte appropriés.
  • Compatibilité de fabrication : Assurez-vous que la conception est compatible avec les processus de fabrication, en tenant compte d'aspects tels que la taille des forets et la largeur des traces pour éviter les problèmes de production.
  • Conformité et normes : Pour garantir la conformité et éviter les refontes, respectez les normes et réglementations spécifiques à l'industrie pertinentes au domaine d'application du PCB.
  • Tests et prototypage : Des tests et des prototypages approfondis sont essentiels pour valider les hypothèses de conception et les choix de matériaux, ainsi que pour identifier et résoudre les problèmes potentiels avant la production en série.

Techniques de fabrication de PCB spéciaux

Les cartes de circuits imprimés (PCB) spéciales nécessitent des techniques de fabrication sophistiquées pour répondre à leurs caractéristiques et exigences distinctives.

  • Forage au laser

Le perçage laser est une technique essentielle dans la fabrication de PCB à interconnexion haute densité (HDI), où les microvias sont essentiels. Les microvias sont de minuscules trous percés dans le PCB pour créer des connexions électriques entre les différentes couches de la carte.

Les méthodes de forage mécaniques traditionnelles nécessitent plus de précision et la capacité de produire les petits diamètres requis pour ces vias. 

Le perçage au laser, cependant, utilise un faisceau de lumière focalisé pour vaporiser le matériau, créant ainsi des trous très petits et placés avec précision. Cette méthode offre plusieurs avantages :

  • Précision: Le perçage au laser peut produire des trous d'un diamètre aussi petit que 50 micromètres, permettant des conceptions plus compactes et une densité de connexions plus élevée.
  • La flexibilité: Il permet de percer des vias borgnes et enterrés, qui ne sont pas accessibles des deux côtés du PCB, facilitant ainsi les structures multicouches plus complexes.
  • Vitesse: Le perçage laser est plus rapide que le perçage mécanique pour créer des microvias, réduisant considérablement les temps de production.
  • Placage direct

Le placage direct, également connu sous le nom de dépôt autocatalytique de cuivre, est crucial pour établir des connexions électriques solides au sein du PCB, en particulier dans les microvias créés par le perçage laser. Ce processus implique le dépôt chimique d'une fine couche de cuivre sur les parois des vias et la surface de la carte. 

Contrairement à la galvanoplastie traditionnelle, le placage direct ne nécessite pas que le substrat soit électriquement conducteur, ce qui le rend idéal pour le placage de matériaux isolants. Cette technique assure :

  • Couverture uniforme : Le placage direct permet d'obtenir une couche de cuivre uniforme à l'intérieur des vias et sur la surface de la carte, ce qui est essentiel pour des connexions électriques fiables.
  • Adhésion: Le processus améliore l'adhésion des couches de cuivre suivantes, améliorant ainsi l'intégrité et la durabilité globales du PCB.
  • Structures complexes : Il prend en charge la fabrication de PCB complexes avec plusieurs couches et densités via des structures, ce qui est crucial pour les appareils électroniques avancés.
  • Gravure spécialisée

Des processus de gravure spécialisés contrôlent avec précision l'épaisseur du cuivre et la largeur des traces sur le PCB, ce qui est essentiel pour garantir que la carte répond à ses spécifications de conception. 

La gravure consiste à retirer le cuivre indésirable de la carte pour définir le motif du circuit. Les techniques de gravure avancées, telles que la gravure photochimique et la gravure plasma, offrent plusieurs avantages :

  • Précision: Ces méthodes permettent une élimination précise du cuivre, créant des traces nettes et précises qui correspondent aux exigences de conception.
  • Lignes fines: Une gravure spécialisée peut produire d’excellentes lignes et espaces, essentiels pour les conceptions à haute densité où l’espace est limité.
  • Intégrité matérielle : Les techniques de gravure avancées minimisent l'impact sur le matériau de base, préservant ainsi son intégrité et les performances du PCB final.

Processus de manufacture

Le processus de fabrication de PCB spéciaux implique plusieurs étapes détaillées, chacune étant essentielle aux performances finales et à la fiabilité de la carte :

  1. Sélection des matériaux : Cela implique de choisir le substrat et l'épaisseur de cuivre appropriés en fonction de l'application prévue du PCB, ce qui affecte ses propriétés électriques, thermiques et mécaniques.
  2. Transfert de motif : La conception du circuit est transférée sur la carte par photolithographie, créant ainsi un plan pour le processus de gravure.
  3. Gravure: L'excès de cuivre est chimiquement éliminé de la carte, laissant derrière lui le motif de circuit souhaité, crucial pour la fonctionnalité du PCB.
  4. Forage: Un perçage de précision crée des vias et des trous pour le placement des composants et les connexions intercouches, qui sont essentiels à l'intégrité électrique de la carte.
  5. Placage: Du cuivre est ajouté aux trous percés pour établir des chemins conducteurs entre les couches de PCB, renforçant ainsi la connectivité structurelle et électrique de la carte.
  6. Masque de soudure : Une couche protectrice est appliquée pour isoler les traces de cuivre et éviter les courts-circuits électriques, avec des ouvertures laissées pour souder les composants.
  7. Finition de surface: Les zones de cuivre exposées reçoivent une finition de surface pour améliorer la soudabilité et offrir une résistance à la corrosion, garantissant ainsi une fiabilité à long terme.

Zone d'application

  • Aéronautique et Défense : Utilisés pour leur fiabilité dans des conditions extrêmes, essentiels pour l'avionique, les communications par satellite et le matériel militaire.
  • Automobile: Utilisé dans les commandes moteur, les systèmes de sécurité et l'infodivertissement, nécessitant une durabilité et une maniabilité élevée.
  • Équipement médical: Critique pour les moniteurs de santé portables et l’imagerie diagnostique, exigeant précision, fiabilité et souvent biocompatibilité.
  • Télécommunications : Cela est nécessaire pour la transmission de données à haut débit dans les routeurs et les stations de base, prenant en charge l'infrastructure des réseaux de communication modernes.
  • Electronique grand public : Utilisé dans les smartphones, les tablettes et les appareils portables, où les conceptions compactes, multifonctionnelles et haute densité sont cruciales.
  • Electronique industrielle et de puissance : Ceux-ci sont utilisés dans les machines et les systèmes énergétiques et nécessitent des PCB capables de gérer des courants, des tensions et des charges thermiques élevées.
  • Éclairage LED: Les PCB à noyau métallique sont choisis pour leur gestion efficace de la chaleur, essentielle à l'efficacité et à la longévité des composants LED.
  • Informatique et stockage : Ce produit prend en charge le traitement des données à grande vitesse et la gestion thermique dans les serveurs, les centres de données et les systèmes informatiques.
  • Appareils IoT : Ceux-ci font partie intégrante de la connectivité, de la compacité et de l’efficacité énergétique des produits, capteurs et appareils portables pour la maison intelligente.

Conclusion

Les PCB spéciaux sont à l'avant-garde de la conception et de la fabrication électroniques, permettant la création de dispositifs qui repoussent les limites de ce qui est technologiquement possible. Les ingénieurs et les concepteurs peuvent exploiter tout le potentiel de ces composants avancés grâce à une compréhension approfondie des PCB spéciaux. 

À mesure que la demande d’appareils électroniques plus sophistiqués continue de croître, le rôle des PCB spéciaux dans l’innovation et l’efficacité deviendra sans aucun doute encore plus important.

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