Comprendre les Matériaux d'Isolation PCB : Types, Fonctions et Applications

Un circuit imprimé se compose d'un substrat isolant, la carte elle-même, et de pistes imprimées ou traces de cuivre, qui fournissent le milieu pour l'électricité de voyager à travers les circuits. Les matériaux du substrat servent aussi de matériaux d'isolation PCB assurant l'isolation électrique entre les parties conductrices. Les cartes multicouches auront plus d'un substrat séparant les diverses couches. De quoi sont faits les substrats PCB typiques ?

Matériaux de Substrat PCB

Les matériaux de substrat PCB doivent être faits de substances ne conduisant pas les courants électriques, sinon ils interféreraient avec le chemin de l'électricité à travers les pistes imprimées. En fait, les matériaux de substrat sont l'isolation PCB qui fonctionne comme un isolant électrique stratifié pour le circuit de la carte. Chaque couche de circuit se connecte à travers des trous métallisés à travers la carte lors de la connexion de pistes sur couches opposées.

Les matériaux servant de substrats efficaces incluent : fibre de verre, Téflon, céramiques et certains polymères. Le substrat le plus populaire aujourd'hui est probablement le FR-4. Le FR-4 est un stratifié époxy-fibre de verre abordable, bon isolant électrique et plus résistant aux flammes que les cartes fibre de verre seules.

Types de Substrats PCB

Il y a cinq principaux types de substrats PCB que vous trouverez dans vos circuits imprimés. Le choix dépendra de votre fabricant et de la nature de vos applications spécifiques :

• FR-2 : Probablement le grade le plus bas de substrat, bien que résistant aux flammes (désignation FR). Fabriqué en Phénolique, un papier imprégné sur fibre de verre. L'électronique grand public bon marché utilise souvent des PCB avec substrats FR-2.
• FR-4 : L'un des substrats PCB les plus courants, fibre de verre tissée contenant un matériau résistant aux flammes. Plus résistant que FR-2, moins susceptible de se fissurer ou casser, utilisé dans les produits haut de gamme. Pour percer ou usiner la fibre de verre, les fabricants utilisent des outils en carbure de tungstène.
• RF : Substrats radiofréquence pour PCB utilisés dans applications à hautes puissances radiofréquences. Matériau : plastiques à faible diélectrique. Propriétés électroniques très fortes mais mécaniques très faibles, il est important d'adapter les cartes RF au bon type d'application.
• FLEX : Alors que les cartes FR et autres substrats sont rigides, certaines applications requièrent des circuits flexibles. Ces circuits flex utilisent des plastiques ou films minces et flexibles comme substrats. La fabrication est plus complexe, mais ces cartes ont des avantages spéciaux : on peut plier une carte flex pour l'adapter où une carte normale ne rentrerait pas.
• MÉTAL : Pour applications électronique de puissance, une bonne conductivité thermique est requise. Substrat à faible résistivité thermique comme la céramique, ou un métal supportant les forts courants des PCB électroniques de puissance.

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