La fabrication des circuits imprimés III Les matériaux1 FABRICATION DES CIRCUITS IMPRIMES II...

La fabrication des circuits imprimés

III Les matériaux 1

FABRICATION DES CIRCUITS IMPRIMES

II Matériaux de base

PRINTED CIRCUIT BOARD FABRICATION

II Base Materials



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



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



Matériaux hyperfréquences Microwave material

TypeGrade

Résineresin


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


IsoClad*RT/duroid 5000¤

PTFE (thermoplastique)PTFE(thermo plastic)

Mat de verreRandom microfiber glass


CLTE*RT/duroid6000¤


CéramiqueCeramic


AR320*RO3000¤


CéramiqueCeramic

Commercial, MCCommercial, MLB

25N*TMM3-4¤

Thermodurcissable non FR4Thermoset non FR2

CéramiqueCeramic


RO4000¤Thermodurcissable non FR4Thermoset non FR3

Céramique + verre tisséCeramic+ woven glass

Commercial, MCCommercial, MLB



Matériaux hyperfréquences Microwave material

TypeGrade

Résineresin


Propriétéproperty

DiClad*Ultralam¤


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¤


Mat de verreRandom microfiber glass

Faible absorbtion d'eau, isotropie planeLow water absorbtion, plane isotropy

CLTE*RT/duroid6000¤


CéramiqueCeramic

Er élevé et stable, CTE identique au cuivreHight and constant Er , CTE matched to that of copper

AR320*RO3000¤


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



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



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 %



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



Thermoplastiques :

•PTFE (Teflon) : polytétrafluoréthylène

•PETP : Polyester

Thermoplastics

•PTFE (Teflon) : polytetrafluorethylene

• PETP : Polyester

Types de résines Resin systems



Résine époxy Epoxy resin



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



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



Caractéristiques des stratifiésLaminates properties

•Caractéristiques électriques

•Caractéristiques mécaniques

•Caracteristiques thermiques

•Normes

•Homologations

•Electrical properties

•Mechanical properties

•Thermal properties

•Standards

•Homologations



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



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



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)



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




• 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)




• 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.




• 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.



Mesure du CTE

CTE measurement



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




• 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



Mesure de la température de transition vitreuseGlass Transition temperature measurement

Température °C

Expansionmm

TG



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

La fabrication des circuits imprimés III Les matériaux1 FABRICATION DES CIRCUITS IMPRIMES II...

Documents

Transcript of La fabrication des circuits imprimés III Les matériaux1 FABRICATION DES CIRCUITS IMPRIMES II...