PCB à cuivre rapporté expliqués : le rôle du stratifié cuivre (CCL) dans l'électronique moderne

La demande croissante de composants électroniques fins et ultralégers pousse les fabricants à trouver des circuits imprimés dotés de substrats offrant une dissipation thermique efficace. C'est là qu'intervient le PCB à cuivre rapporté.

Consultez ce guide sur le stratifié cuivre rapporté (CCL) pour plus de détails.

Qu'est-ce qu'un PCB à cuivre rapporté ?

Figure 1 : PCB à cuivre rapporté avec composants

C'est un matériau de base pour substrat de PCB, le plus couramment utilisé dans la fabrication de circuits imprimés. On le désigne aussi sous le nom de CCL à base métallique.

Il se compose d'un feuillard de cuivre pré-imprégné de résine et de fibre de verre électronique. Le stratifié résultant est laminé sur un ou les deux côtés d'un matériau de renfort, formant une couche protectrice.

Types de stratifiés cuivre rapporté (CCL)

Figure 2 : PCB sans composants

Il existe différents types de CCL, classés selon plusieurs critères :

Classification par rigidité mécanique

Cette classe comprend :

Le CCL rigide utilise des stratifiés comme FR-4 et CEM-1, base des PCB rigides. Les CCL flexibles servent aux PCB flexibles. La combinaison des deux permet la fabrication de PCB rigides-flexibles.

Classification par matériau isolant et structure

Cette catégorie inclut :

Classification par épaisseur du CCL

Cette classe comprend :

Un CCL standard mesure environ 0,5 mm d'épaisseur, tandis qu'un CCL fin est inférieur à 0,5 mm. Notez que l'épaisseur du feuillard de cuivre est exclue du calcul de la teneur en résine.

Classification par type de matériau de renfort

Cette catégorie inclut :

• CCL à base de tissu de fibre de verre, ex. : stratifié époxy renforcé verre FR-4 et FR-5
• CCL à base de papier, ex. : XPC
• CCL à base de matériaux spéciaux, ex. : CCL à base céramique et CCL à base métallique
• CCL composites tels que CEM-1 et CEM-3

Classification par résine isolante appliquée

Types sous cette classification :

Classification par performance

Les stratifiés de cette classe incluent :

• CCL haute résistance thermique
• CCL performance générale
• CCL faible CTE (Coefficient de dilatation thermique)
• CCL faible constante diélectrique

Matériaux du stratifié cuivre rapporté (CCL)

Figure 3 : Circuit imprimé avec composants

Deux matériaux principaux composent ce type de stratifié :

Feuillard de cuivre

Le feuillard est un matériau électrolytique cathodique qui se dépose en couche continue sur la base du PCB. Il se lie aisément à une couche isolante, formant ainsi un motif de circuit après gravure.

Côté performance, trois groupes principaux de feuillards de cuivre :

• Feuillard de cuivre standard : utile pour PCB à base de papier et FR4
• HTE : essentiel pour PCB multicouches pour résoudre le problème de l'anneau de rupture arrière
• Feuillard de cuivre à profil bas (LP) : également précieux pour PCB multicouches

Prepreg

Figure 4 : PCB électronique haute technologie avec processeur et puces

C'est principalement un matériau en fibre de verre imprégné de résine. Lors de la fabrication, la résine subit un pré-séchage sans durcissement, conservant ses propriétés de flux.

Il existe différents prepregs selon leur épaisseur, qui détermine la rigidité diélectrique, les performances électriques et chimiques du PCB. Trois types principaux :

• Résine standard
• Résine moyenne
• Résine haute

On peut aussi classer le prepreg selon les normes :

Classification par résine appliquée et performance

Cinq types de résines : résine polytétrafluoroéthylène, résine époxy, résine polyimide, résine phénolique, résine bismaléimide triazine.

Classification par tissu de fibre de verre

Critères : résistance chaleur/feu, capacité d'isolation, intensité.

Nouvelles tendances du CCL

Figure 5 : Circuit imprimé (PCB) sans composants

La directive RoHS (Restriction of Hazardous Substances) impose aux CCL des normes élevées : résistance thermique accrue et fiabilité. Deux types de CCL en résultent :

CCL sans halogène

Teneur en chlore et fluor < 900 ppm, teneur en halogène < 1500 ppm. Meilleurs que les FR-4 ordinaires pour la performance thermique et la stabilité dimensionnelle. Cependant, les FR-4 standards restent supérieurs pour la résistance au décollement et la performance au pliage.

CCL sans plomb

Certains PCB à cuivre rapporté utilisent de la résine époxy bromée au lieu de soudure sans plomb. La directive RoHS a interdit PBB et PBDE. Les CCL sans plomb sont parmi les types contemporains.

Au lieu du système de durcissement DICY courant dans les FR-4, le CCL sans plomb utilise le système de durcissement PN.

Conclusion :

Le PCB à cuivre rapporté est prisé pour sa dissipation thermique efficace et sa résistance au stress thermique, ce qui le place parmi les meilleurs PCB en termes de polyvalence et d'efficacité. Pour toute question, nous restons à votre disposition.