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La fabrication des circuits imprimés
III Les matériaux 1
FABRICATION DES CIRCUITS IMPRIMES
II Matériaux de base
PRINTED CIRCUIT BOARD FABRICATION
II Base Materials
La fabrication des circuits imprimés
III Les matériaux 2
Matériaux de base Base materials
• Stratifiés rigides• Stratifiés pour
hyperfréquence• Matériaux pour souple• Pré-imprégnés• feuillards de cuivre• Spéciaux
• Rigid laminates• Microwave laminate• Flexible materials
• Prepregs• Copper foils• Special
La fabrication des circuits imprimés
III Les matériaux 3
Stratifiés rigides Rigid laminates
Norme *Standard *
ArmatureReinforcement
Résineresin
ApplicationsApplications
Propriétéproperty
FR-2papierpaper
phénoliquephenolic
SF, DF, (grand public)SSB, DSB, (consumer)
poinçonnableeasily punchable
FR-3papierpaper
époxideepoxy
SF, DF, (grand public)SSB, DSB, (consumer)
+ aptitude à l'étamage à chaud +suitable for HAL
FR-4tissu de verreglass cloth
époxideepoxy
SF, DF, DFTM, MCSSB, DSB, DSBPTH,ML
stabilité thermique et chimiquethermal & chemical stability
FR-5tissu de verreglass cloth
époxide haut TGepoxy hight TG
SF, DF, DFTM, MCSSB, DSB, DSBPTH,ML
stabilité thermique et chimiquethermal & chemical stability
CEM-1papier et tissu de verrepape r & glass cloth
époxideepoxy
SF, DF, DFTM, MCSSB, DSB, DSBPTH
métallisation à la pâte d'argentsilver paste PTH
CEM-3mat et tissu de verreglass mat & glass cloth
époxideepoxy
SF, DF, DFTM, MCSSB, DSB, DSBPTH
alternative au FR4, poinçonnablesimilar to FR-4, punchable
tissu de verreglass cloth
polyimidepolyimid
MC, flexo-rigideML, flex-rigid
grande stabilité thermiquehight thermal stability
* NEMA : National Electrical Manufacturers Association
La fabrication des circuits imprimés
III Les matériaux 4
Matériaux hyperfréquences Microwave material
TypeGrade
Résineresin
ArmatureReinforcement
ApplicationsApplications
DiClad*Ultralam¤
PTFE (thermoplastique)PTFE (thermoplastic)
Verre tisséWoven glass
Militaire &Commercial , DFTMMilitary & Commercial , DSPTH
CuClad*PTFE (thermoplastique)PTFE (thermoplastic)
Verre tissé-croiséWoven crossplied glass
Militaire &Commercial , DFTMMilitary & Commercial , DSPTH
IsoClad*RT/duroid 5000¤
PTFE (thermoplastique)PTFE(thermo plastic)
Mat de verreRandom microfiber glass
Militaire &Commercial , DFTMMilitary & Commercial , DSPTH
CLTE*RT/duroid6000¤
PTFE (thermoplastique)PTFE(thermo plastic)
CéramiqueCeramic
Militaire &Commercial , DFTMMilitary & Commercial , DSPTH
AR320*RO3000¤
PTFE (thermoplastique)PTFE (thermoplastic)
CéramiqueCeramic
Commercial, MCCommercial, MLB
25N*TMM3-4¤
Thermodurcissable non FR4Thermoset non FR2
CéramiqueCeramic
Militaire &Commercial , DFTMMilitary & Commercial , DSPTH
RO4000¤Thermodurcissable non FR4Thermoset non FR3
Céramique + verre tisséCeramic+ woven glass
Commercial, MCCommercial, MLB
La fabrication des circuits imprimés
III Les matériaux 5
Matériaux hyperfréquences Microwave material
TypeGrade
Résineresin
ArmatureReinforcement
Propriétéproperty
DiClad*Ultralam¤
PTFE (thermoplastique)PTFE (thermoplastic)
Verre tisséWoven glass
Faible absorbtion d'eau, coût modéréLow water absorbtion,moderate cos t
CuClad*PTFE (thermoplastique)PTFE (thermoplastic)
Verre tissé-croiséWoven crossplied glass
Faible absorbtion d'eau, isotropie planeLow water absorbtion, plane isotropy
IsoClad*RT/duroid 5000¤
PTFE (thermoplastique)PTFE(thermo plastic)
Mat de verreRandom microfiber glass
Faible absorbtion d'eau, isotropie planeLow water absorbtion, plane isotropy
CLTE*RT/duroid6000¤
PTFE (thermoplastique)PTFE(thermo plastic)
CéramiqueCeramic
Er élevé et stable, CTE identique au cuivreHight and constant Er , CTE matched to that of copper
AR320*RO3000¤
PTFE (thermoplastique)PTFE (thermoplastic)
CéramiqueCeramic
Er élevé et stable, CTE identique au cuivre, économiqueHight and constant Er , CTE matched to that of copper, lower cost
25N*TMM3-4¤
Thermodurcissable non FR4Thermoset non FR2
CéramiqueCeramic
Propriétés électriques et mécaniques stables, procédé usuelStable electrical and mechanical performance, standard process
RO4000¤Thermodurcissable non FR4Thermoset non FR3
Céramique + verre tisséCeramic+ woven glass
Propriétés mécaniques similaires au FR4, procédé usuel, faible coûtResembles FR4 in mechanical integrity, basic FR4 process, low coast
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III Les matériaux 6
Matériaux souples Flexible materials
LaminéLaminated
très souplevery flexible
CuivreCopper
très souple, non soudablevery flexible, no solderable
PolyimidePolyimid
soudablesolderable
Electrodéposé + adhésifElectrodeposited + adhesive
usage généralgeneral use
Déposé par évaporation sous videVacuum vapor deposition
très finvery thin
PolyesterPolyesterRésine
Resin
Matière Material Propriétés Properties
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III Les matériaux 7
Classification IPC4101IPC 4101 Classification
Laminate Materials:
L 24 1200 C2/C2 A A| | | | | |_Surface Quality Class| | | | |_ Thickness Tolerance Class| | | |_ Metal Cladding &Weights| | |_Nominal Laminate Thickness| |_Specification or "Slash Sheet" Number
|_Material Designator
Prepreg Materials:
P 24 E7628 TW RE VC| | | | | |_Optional Prepreg Method| | | | |__ Flow Parameter Method| | | |_ Resin Content Method| | |_Reinforcement Style
| |_Specification or "Slash Sheet" Number|_Material Designator
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III Les matériaux 8
Préimprégniés Prepregs
106 22 - 22 5,5 - 5,5 50 731080 24 - 19 11 - 11 63 622113 24 - 25 22 - 11 95 542125 16 - 15 22 - 34 100 532116 24 - 23 22 - 22 115 502165 24 - 21 22 - 34 150 557628 17 - 12 68 - 68 180 45
Epaisseur (µm)Thickness (µm)
* sens chaîne et trame* warp & weft orientation
DésignationDesignation
Nb de fils/cm *Nb threads/cm*
construction (tex)* Fabric (tex)*
Teneur en résine %Resin contain %
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III Les matériaux 9
Types de résines Resin systems
Thermodurcissables:
• Epoxy bifonctionnelle, multifonctionnelles
• Polyimide
• Cyanate ester
• BT (bismaléide-triazine)
Thermosets :
• Epoxy difunctional, multifunctional
• Polyimide
• Cyanate ester
• BT (bismaléide-triazine
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III Les matériaux 10
Thermoplastiques :
•PTFE (Teflon) : polytétrafluoréthylène
•PETP : Polyester
Thermoplastics
•PTFE (Teflon) : polytetrafluorethylene
• PETP : Polyester
Types de résines Resin systems
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III Les matériaux 11
Résine époxy Epoxy resin
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III Les matériaux 12
Feuillards de cuivre Copper foils
oz / ft² g / m²5 1/8 44,579 1/4 80,1812 3/8 106,918 1/2 15335 1 30570 2 610
105 3 915140 4 1221175 5 1526210 6 1831
Epaisseur nominaleNominal thickness
µm
Poids nominalNominal weight
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III Les matériaux 13
Feuillards de cuivre Copper foilsQualités de cuivre Copper Grades
• Electro-déposé
• Laminé
• Simple traitement
• Double traitement
• HTE (grande élongation à température élevée)
• Faible rugosité
• Fin sur support
• Electrodeposited
• Rolled
• Single Treated Foil
• Double Treated Foil
• HTE (hight Temperature elongation)
• Low Profile
• Thin foil on support
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III Les matériaux 14
Caractéristiques des stratifiésLaminates properties
•Caractéristiques électriques
•Caractéristiques mécaniques
•Caracteristiques thermiques
•Normes
•Homologations
•Electrical properties
•Mechanical properties
•Thermal properties
•Standards
•Homologations
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III Les matériaux 15
Caractéristiques électriquesElectrical properties
•Résistance superficielle (M )
•Résistance transversale (M.cm)
•Rigidité diélectrique (kV/mm)
•Permittivité diélectrique relative r et tolérance
•Tangente de l ’angle de perte tg
•Surface resistivity (M )
•Volume resistivity
(M.cm)
•Electrical strenght (kV/mm)
•Relative permittivity r and tolérance
•Loss tangent tg
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III Les matériaux 16
Permittivités diélectriques relatives des matériaux ( r) Dielectric Constant of materials (r)
Hard Vacuum 1.0Pure Teflon® 2.1Type GY Teflon®-Glass 2.2 - 2.3Type GX Teflon® Glass 2.55Cyanate Ester/Glass 3.2 - 3.6Cyanate Ester-Quartz 2.8 - 3.4Polyimide-Quartz 3.5 - 3.8Polyimide-Glass 4.0 - 4.6Epoxy-Glass (FR-4) 4.4 - 5.2Non-woven Aramid Epoxy 3.8 - 4.1Woven Aramid Epoxy 3.8 - 4.1Ceramic-Filled Teflon® 6.0 - 10.2Water 70.0
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III Les matériaux 17
Caractéristiques mécaniquesMechanical properties
• Elasticité (module de Young) selon les axes X,Y, Z (Mpa ou psi)
• Adhérence de la feuille de cuivre (N/mm or lbs/inch)
• Tensile module (Young’s module) depending on X, Y, Z direction (Mpa or psi)
• Peel strength (N/mm or lbs/inch)
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III Les matériaux 18
Caractéristiques thermiquesThermal properties
• Température de transition vitreuse TG (°C)
• Coefficient d ’expension thermique CTE (ppm/°C) en X, Y, Z
• Absorption d ’eau (%)
• Temps avant délaminage à 260°C
• Inflamabilité
• Glass transition temperature TG °C
• Coefficient of thermal expension CTE (ppm/°C) X, Y, Z direction
• Water absorption (%)
• Time before delamination at 260°C
• Flamability
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III Les matériaux 19
Caractéristiques thermiquesThermal properties
• Température maximale d ’utilisation MOT (°C)
Température maximale pour laquelle une chaîne de soudures reste continue après un viellissement thermique accéléré de 10 et 56 jours.(UL)
• Maximum operating temperature MOT (°C)
Maximum Operating Temperature (MOT) for a material is based on metal clad materials, maintaining a minimum bond after "accelerated" thermal aging at elevated temperatures for 10 and 56 days.(UL)
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III Les matériaux 20
Caractéristiques thermiquesThermal properties
• Indice de température TI (UL) : Température calculée par extrapolation, après un viellissement accéléré thermiquement, telle que les propriétés restent au moins égales à 50% de leurs valeurs originales après un viellissement de 100000h
• Temperature Index (UL):
Mathematical extrapolation of data from a temperature accelerated aging evaluation to a temperature at which the material will operate for 100,000 hours and still retain at least 50% of its original physical or electrical properties.
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III Les matériaux 21
Caractéristiques thermiquesThermal properties
• Coefficient d ’expension thermique CTE (ppm/°C)
Exprime la tendance d ’un matétiau à augmenter en volume avec la température.
Le renforcement des stratifiés diminue le CTE en X et Y et l ’augmente en Z.
• Coefficient of thermal expension (ppm/.C)
Tendency of a material to expand as it is heated.
Reinforcement in laminate reduce the CTE in X and Y direction and increase the CTE in Z direction.
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III Les matériaux 22
Mesure du CTE
CTE measurement
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III Les matériaux 23
Copper foil 17-18 ppm/°C Fiberglass Fabric 5-6 ppm/°C Epoxy Resin 35-45 ppm/°C (anisotropic)Polyimide Resin 30-40 ppm/°C (anisotropic)`Aluminum Sheet 22-23 ppm/°C Kevlar® Fabric -4 ppm/°C (in-plane only)Quartz Fabric 0.5 ppm/°CCopper-Invar-Copper 5.5 ppm/°CAlumina-Ceramic 6.0 ppm/°C
CTE des matériaux usuels
Common Material CTE's
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III Les matériaux 24
Caractéristiques thermiquesThermal properties
• Température de transition vitreuse TG (°C)
Exprime un changement de phase d ’un matériau, d ’un état vitreux et dur à un état mou et caoutchouteux
• Glass Transition Temperature TG (°C)
This is a material phase change, the temperature at which a material undergoes conversion from hard and glassy to soft and rubbery
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III Les matériaux 25
Mesure de la température de transition vitreuseGlass Transition temperature measurement
Température °C
Expansionmm
TG
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III Les matériaux 26
Conventional Polyimides 260°C Copolymer Polyimides 240°CEpoxy Modified Polyimides 240°CCyanate Ester 230°C BT/Bismaleimide Blends 225°C Pure Multifunctional Epoxies 160°CMulti and Tetra Epoxy Blends 145°C Tetrafunctional Blends 130°C FR-5 140°C FR4 (Standard Epoxies) 115°C
Valeurs typiques de TG
Typical TG ’s values
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