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Stratifié cuivré : Explication
Il s'agit d'un matériau imprégné de résine et renforcé par de la fibre de verre électronique ou un autre matériau de renfort, pour obtenir un plaquage cuivre. Il est formé par la lamination d'une feuille de cuivre sur les deux faces de feuilles de tissu de verre imprégnées de résine. Ce produit bimétallique, utilisé dans l'industrie du câblage, allie la haute résistance mécanique de l'acier à la conductivité et à la résistance à la corrosion du cuivre. Les propriétés uniques du plaquage cuivre en font un matériau indispensable en électronique moderne, assurant un support et une protection essentiels aux composants des circuits.
Classification des stratifiés cuivrés
Le CCL peut être classé selon divers critères, tels que la rigidité mécanique des stratifiés, les différents matériaux et structures isolants, le degré ignifuge, les matériaux de renforcement des stratifiés et l'épaisseur des stratifiés. La rigidité mécanique détermine la capacité du stratifié à résister aux contraintes physiques, tandis que différents matériaux et structures isolants affectent ses performances électriques. La qualité ignifuge garantit que le matériau peut résister à l’inflammation et limiter la propagation du feu. Les matériaux de renforcement améliorent la résistance et la durabilité du stratifié. L'épaisseur des stratifiés est sélectionnée en fonction des exigences spécifiques de l'appareil électronique.
Types de stratifié cuivré
Les stratifiés cuivrés sont inévitablement indispensables et importants dans la fabrication d’appareils électroniques. Voici quelques types de stratifiés cuivrés et leur description.
Stratifié rigide plaqué cuivre
Utilisé dans la production de cartes de circuits imprimés de type dur ou rigide. Il est largement utilisé dans la fabrication de types de PCB standard comme + et CEM-1, connus pour leur durabilité et leur stabilité. Ce type de stratifié constitue une base solide et inflexible.
Stratifié flexible recouvert de cuivre
Couramment utilisé dans la fabrication de circuits imprimés flexibles (FCCL et FPC), ce type de stratifié est conçu pour se plier et se déformer , ce qui le rend idéal pour les applications où le circuit imprimé doit s'intégrer dans des espaces restreints ou suivre les mouvements de l'appareil, comme dans les téléphones mobiles, les objets connectés et l'électronique flexible.
Stratifié plaqué à base de papier
Il est fréquemment utilisé dans la fabrication des ordinateurs et boîtiers XPC , une gamme populaire de modèles barebone. Ce type de stratifié est privilégié pour son rapport coût-efficacité et ses performances adéquates dans les applications électroniques simples.
Stratifié recouvert de cuivre à base de tissu de fibre de verre
Ils sont largement utilisés dans la fabrication de circuits imprimés robustes, tels que les types FR-4 et FR-5. Ce stratifié allie la résistance du tissu de fibres de verre aux propriétés conductrices du cuivre, offrant ainsi une excellente stabilité mécanique et une grande fiabilité.
Stratifié plaqué cuivre à base de matériau spécial
Ils servent à la production de stratifiés composites à base métallique et céramique . Ces stratifiés intègrent des matériaux spécifiques pour améliorer certaines propriétés, comme la dissipation thermique dans les stratifiés à base métallique ou l'isolation électrique dans les stratifiés à base céramique.
Stratifié cuivré à faible CTE
Conçu pour minimiser l'expansion et la contraction dues aux changements de température. Cette stabilité est cruciale dans les applications électroniques de haute précision, où même de petits changements dimensionnels peuvent affecter les performances.
Stratifié plaqué cuivre à haute résistance thermique
Conçu pour résister aux hautes températures sans se dégrader, ce type de stratifié est idéal pour les applications dans des environnements où la chaleur est un facteur important, comme dans l'électronique de puissance ou le calcul haute performance.
Stratifié plaqué cuivre à faible constante diélectrique
Idéal pour les applications électroniques haute fréquence . Sa faible constante diélectrique permet une transmission du signal plus rapide et de meilleures performances globales dans des dispositifs tels que les antennes , les circuits radiofréquences et les systèmes de communication.
Stratifié mince recouvert de cuivre
Il s'agit d'un type de stratifié cuivré d'une épaisseur inférieure ou égale à 0.5 mm. Il est utilisé dans les applications où l'espace et le poids sont des facteurs critiques. Ce type de stratifié est courant dans les appareils électroniques compacts et légers, tels que les smartphones, les tablettes et les objets connectés.
Qu’est-ce qui fait un excellent CCL ?
Un excellent stratifié cuivré doit être plat et lisse, garantissant une surface impeccable pour la fabrication précise des PCB. La taille est cruciale puisque les stratifiés cuivrés sont le matériau de base des cartes PCB et ils doivent être conformes aux exigences de taille correspondant aux PCB pour garantir la compatibilité et la fonctionnalité. Fabriqué à partir d'un composite de cuivre et de résine, un excellent stratifié recouvert de cuivre fonctionne efficacement dans les circuits électroniques, fournissant une conductivité et une isolation essentielles. De plus, il doit être fabriqué à partir de produits de haute qualité, notamment du cuivre de qualité supérieure et de la résine de qualité supérieure, pour garantir durabilité, fiabilité et performances optimales dans les applications électroniques.
Analyse des données sur les gaines en cuivre
Comprendre les performances du revêtement en cuivre dans les applications électroniques nécessite une analyse approfondie des données pour découvrir les relations entre divers facteurs critiques. Les fabricants doivent vérifier la couche de liaison, la résistance au pelage, l'épaisseur et toutes les données qui affecteront la qualité du stratifié cuivré.
Couche de liaison et résistance au pelage
Le polytétrafluoroéthylène est difficile à lier directement avec une feuille de cuivre, une couche de liaison appropriée est donc nécessaire. L'éthylène propylène fluoré et les alcanes perfluoroalcoxy sont deux matériaux considérés à cet effet. Les perfluoroalcoxy alcanes ont des propriétés mécaniques et électriques similaires à celles du polytétrafluoroéthylène, mais ils coulent et adhèrent mieux lorsqu'ils sont fondus. Cependant, lorsque l'on compare des films de perfluoroalcoxy et d'éthylène-propylène fluoré, l'éthylène-propylène fluoré est plus lisse et plus stable. L'éthylène-propylène fluoré est beaucoup plus résistant et plus fiable en tant que couche de liaison que les alcanes perfluoroalcoxy.
Épaisseur de la couche de liaison et résistance au pelage
Lors de l’analyse de la relation entre l’épaisseur de la couche de liaison et la résistance au pelage, tenez compte de l’impact des différentes épaisseurs sur les performances de liaison. Ses couches de liaison présentent une résistance au pelage nettement supérieure à celle des autres épaisseurs. Parmi ceux-ci, le film FEP de 50 µm se distingue par sa ligne de résistance au pelage plus lisse, ce qui signifie une stabilité de liaison supérieure. Offre non seulement une meilleure stabilité de liaison, mais offre également des avantages en termes de coûts.
Technologie de revêtement en cuivre et résistance au pelage
La technologie de revêtement en cuivre est une étape cruciale dans la production de stratifiés cuivrés et affecte directement la résistance au pelage. Les principaux paramètres réglables incluent le degré de vide, la courbe de température et la pression. Bien que le polytétrafluoroéthylène et l'éthylène-propylène fluoré offrent une meilleure stabilité thermique que la résine époxy, un environnement sous vide reste essentiel. En effet, la feuille de cuivre est très sensible à l'oxydation à 200°C, ce qui peut affaiblir la liaison avec le matériau de base. De plus, le film d'éthylène-propylène fluoré peut se froisser et réagir avec l'oxygène, entraînant des irrégularités de surface. Dans un environnement sans vide, des bulles d'air peuvent se former entre la feuille de cuivre, le film d'éthylène-propylène fluoré et la plaque de base, compromettant ainsi la qualité de la surface. De plus, les températures élevées peuvent provoquer une oxydation et des dommages aux équipements, rendant nécessaire un environnement sous vide pour maintenir une résistance au pelage optimale et éviter les problèmes de production.
Matières premières stratifiées plaquées de cuivre
La qualité du stratifié cuivré dépend de la sélection de ses matières premières. Toutes les matières premières contribuent aux performances du stratifié cuivré.
Feuille de cuivre
La feuille de cuivre est un composant de l'électronique et du laminage de cuivre et se décline en différents types, chacun adapté à différentes applications.
Forgé laminé
Ce type de feuille a une structure cristalline en couches qui offre un meilleur allongement, une meilleure résistance au pliage et une meilleure stabilité à haute température par rapport à la feuille de cuivre électrodéposée. Bien que ses limites de traitement limitent son utilisation dans les stratifiés rigides recouverts de cuivre, ce qui le rend plus adapté aux circuits imprimés flexibles, la qualité constante et la surface lisse de la feuille de cuivre forgée laminée la rendent efficace pour les circuits haute fréquence et les circuits imprimés de ligne de précision.
Électrodéposé
Une feuille de cuivre électrodéposée est créée à l’aide d’une solution de sulfate de cuivre et d’un fil de cuivre de haute pureté. Lorsqu'un courant électrique est appliqué, le cuivre se dépose sur une cathode tubulaire. Le processus consiste à retirer le cuivre de la cathode et à appliquer des traitements pour la rugosité, la résistance à la chaleur et la prévention de l'oxydation. Contrairement à la feuille de cuivre forgé laminée, la feuille de cuivre électrodéposée a deux textures de surface différentes : un côté lisse près de la cathode et un côté plus rugueux et irrégulier. Sa structure cristalline en colonnes se traduit par un allongement, une résistance au pliage et une stabilité à haute température inférieurs à ceux de la feuille laminée. Traditionnellement utilisé dans les stratifiés rigides recouverts de cuivre.
Standard
Couramment utilisé dans le papier, la résine phénolique et la résine époxy, les tissus en fibre de verre, les stratifiés recouverts de cuivre, comme les panneaux FR-4 typiques. Il présente une surface plus rugueuse et se décline en différentes épaisseurs. Ce type de feuille de cuivre offre une forte adhérence et peut résister à des températures élevées.
Haute température, haute ductilité
Idéal pour une utilisation dans les circuits imprimés multicouches nécessitant un traitement à des températures élevées. Au cours de ce processus, la feuille de cuivre peut subir une recristallisation, c'est pourquoi une feuille à haute ductilité est nécessaire pour éviter les fissures dans les circuits à des températures autour de 180°C. Ce type de feuille offre généralement plus de 5 % d'allongement à haute température et a une épaisseur comprise entre 12 et 35 µm. Son excellente flexibilité et résistance à la chaleur.
Haute ductilité
Utilisé dans les circuits imprimés flexibles où la flexibilité et des performances constantes sont cruciales. Pour obtenir ses excellentes capacités de pliage et sa durabilité, ce film est soumis à des processus de traitement thermique spécialisés. Il a la capacité de se plier et de se plier sans se casser.
Preuve de transfert
Si des ions de cuivre sont transférés dans un stratifié recouvert de cuivre, cela peut compromettre la fiabilité de l'électronique. Pour éviter cela, la feuille de cuivre résistante au transfert subit des traitements de surface spéciaux, comme le nickelage.
Low Profile
Utilisé dans les circuits imprimés multicouches et haute densité en raison de sa surface lisse et de sa forte résistance au pelage. Sa faible rugosité permet de garantir une connexion propre et fiable dans les conceptions électroniques compactes.
Profil ultra-bas
Idéal pour les circuits imprimés flexibles, les stratifiés cuivrés haute fréquence et les circuits imprimés ultra-fins. Sa surface est extrêmement lisse, avec une rugosité inférieure à 2 µm, et présente une structure cristalline équiaxe, évitant les cristaux en colonnes.
Polymère fluoré
Le fluoropolymère est un matériau clé utilisé dans les stratifiés cuivrés en raison de ses propriétés uniques. Un fluoropolymère est un type de polymère synthétique dans lequel les atomes de fluor remplacent les atomes d'hydrogène dans la chaîne carbonée. Cela crée de fortes liaisons CF qui rendent le polymère très stable. Les atomes de fluor forment une couche protectrice autour de la chaîne carbonée, la protégeant des dommages externes. Cette couche protectrice confère aux fluoropolymères des qualités exceptionnelles, notamment un faible frottement, une surface antiadhésive, une résistance à l'huile et à l'eau et une forte résistance chimique et thermique. Il existe également deux types de polymère fluoré :
Polytétrafluoroéthylène
Le polytétrafluoroéthylène est un polymère connu pour sa structure moléculaire simple et ses fortes liaisons fluor-carbone. Cela rend le polytétrafluoroéthylène très résistant à la chaleur et aux produits chimiques, et possède également d'excellentes propriétés diélectriques, ce qui signifie qu'il peut isoler efficacement les composants électriques. Ces qualités font du polytétrafluoroéthylène un matériau précieux dans diverses applications. Le polytétrafluoroéthylène présente certains inconvénients. Elle est relativement coûteuse par rapport aux autres résines polymères, a une rigidité moindre et subit une dilatation thermique importante.
Éthylène propylène fluoré
L'éthylène-propylène fluoré est un polymère doté de propriétés électriques similaires à celles du polytétrafluoroéthylène, mais il offre des avantages distincts. L’un des principaux avantages de l’éthylène-propylène fluoré est sa température de fusion plus basse, d’environ 260 °C, ce qui le rend plus facile à traiter que le polytétrafluoroéthylène. Ce point de fusion plus bas fait de l’éthylène-propylène fluoré un excellent choix pour les applications de mélange, de modification et de liaison. L'éthylène-propylène fluoré conserve également des propriétés diélectriques idéales avec des valeurs stables de tangente de perte diélectrique et de constante diélectrique sur une large plage de températures et de fréquences. De plus, il présente également une résistivité volumique et superficielle élevée.
Agents de couplage
Les agents de couplage sont utilisés pour modifier les surfaces afin d’améliorer la liaison entre les matériaux. Les agents de couplage silane et titanate sont les plus couramment utilisés dans la fabrication de stratifiés cuivrés.
Agent de couplage titanate
Ce type d'agents de couplage forme une forte couche adhésive sur les surfaces inorganiques, améliorant leur interaction avec les polymères et les charges. Cependant, ils ne sont pas très écologiques ni sans danger pour la santé humaine, leur utilisation nécessite donc des soins professionnels.
Agent de couplage silane
Ce type d'agents de couplage est plus respectueux de l'environnement, plus rentable et plus polyvalent que les agents de couplage au titanate. Il possède un long groupe hydrolysable et un taux d’hydrolyse inférieur à celui des autres agents.
(Silane)
Tapis en fibre de verre
Celui-ci est fabriqué à partir de fibres de verre disposées de manière uniforme mais irrégulière, liées par un liant spécial. Il possède d’excellentes propriétés, notamment la résistance chimique, l’ignifugation, l’imperméabilisation et l’isolation. Les tapis en fibre de verre sont disponibles en différents types, comme les plaques recouvertes de cuivre, les enveloppes de tuyaux et les tapis de toiture. Pour les cartes de circuits imprimés haute fréquence, un mat de fibre de verre en plaque de cuivre est préféré en raison de ses fibres de verre sans alcali, de sa compatibilité avec les matériaux diélectriques et de ses excellentes propriétés mécaniques. Il offre également une bonne adhérence de la résine, une bonne résistance à la chaleur et une bonne conformité au moule.
Quelle est l’utilisation des panneaux plaqués de cuivre ?
Les cartes en cuivre sont essentielles à la fabrication de cartes de circuits imprimés, qui constituent la base de nombreux appareils électroniques. Utilisé dans une large gamme de produits, notamment les téléviseurs, les radios, les ordinateurs et les téléphones mobiles. La couche de cuivre de ces cartes offre une excellente conductivité et permet aux signaux d'être transmis efficacement sans perte de puissance, garantissant ainsi les performances fiables des équipements électroniques.
Différence entre le stratifié et le préimprégné
La principale différence entre les stratifiés et les préimprégnés réside dans leur procédé de fabrication et leur utilisation. Un stratifié est obtenu par compression de couches de cuivre et de préimprégné sous l'effet de la chaleur, de la pression et du vide, afin de former un matériau solide. Un préimprégné est un composite constitué d'un tissu, comme la fibre de verre, pré-imprégné d'une résine partiellement polymérisée, généralement de l'époxy. Le préimprégné sert de matériau de base dans la fabrication des circuits imprimés, tandis que les stratifiés sont le produit final obtenu par l'assemblage du préimprégné avec d'autres couches.
