La demande en PCB flexibles est en augmentation dans tous les secteurs d’activité avec une demande particulièrement forte des marchés médicaux, militaires et industriels. Nous recevons régulièrement des questions sur les matières et, plus précisément, sur la nécessité d’un button plating (métallisation sélective) sur les circuits imprimés. De quoi s’agit-il et pourquoi est-ce nécessaire ?
Commençons par les bases d’un circuit imprimé rigide classique. Lors de sa production, le circuit imprimé rigide est constitué de trois dépôts de cuivre. Tout d’abord, l’image et la gravure sont réalisées sur le cuivre de base, puis les couches sont stratifiées. Ensuite, le circuit est percé, les surfaces externes et les trous sont métallisés avec du cuivre électrodéposé (ED). Enfin, les motifs du PCB sont métallisés, ce qui donne une feuille de cuivre recouverte de trois dépôts supplémentaires de cuivre.
Avec les PCB flexibles, c’est différent. Il est essentiel de ne pas superposer une grande quantité de cuivre sur le motif, car cela réduirait la flexibilité, qui est justement l’objectif lors de la création d’un PCB flexible. De plus, le type de cuivre utilisé est différent. Les PCB flexibles utilisent un cuivre de base recuit par roulage (cuivre RA). Ce cuivre présente une structure à grains horizontaux et linéaires qui, lorsqu’il est plié, ne se fracture pas. Le cuivre électrodéposé présente une structure à grains plus granuleux. Si nous le métallisions comme un PCB multicouche, nous ajouterions du cuivre électrodéposé, créant une structure de grains différente. Lorsque le cuivre RA est conçu pour se plier, contrairement au cuivre ED, la flexibilité pourrait être réduite, entraînant des fractures partielles ou une mauvaise liaison du cuivre.
Quand le button plating est-il nécessaire ?
Ceci nous amène à la nécessité de la métallisation sélective. Le button plating consiste à métalliser uniquement les zones du trou métallisé traversant (PTH) et les plages, que ce soit pour des applications de pliage dynamique ou pour un meilleur contrôle d’impédance. Le terme « métallisation bouton » fait référence à l’aspect visuel du produit final. En coupe transversale, on observe une surface plane, puis on obtient ce qui ressemble à des boutons, le PTH étant légèrement surélevé par rapport aux autres éléments en cuivre. Ce procédé consiste à masquer sélectivement les zones non traitées, permettant ainsi aux produits chimiques de métallisation d’accéder uniquement aux zones de PTH. Nous déposons du cuivre dans les trous métallisés, mais la méthode diffère parfois entre les circuits imprimés flexibles et rigides.
Ce procédé peut également être utilisé dans certains cas pour d’autres technologies nécessitant un dépôt plus important dans le trou métallisé, mais pas sur toute la surface des couches externes. Par exemple, une métallisation traversante d’au moins 50µm, conçue pour supporter du cuivre lourd, peut être appliquée. Je recommande la prudence avec cette technologie car elle peut être exigeante pour le fabricant de circuits imprimés et, par conséquent, engendrer des coûts importants.
Réduction maximale de la largeur de piste et de l’espacement
La métallisation sélective permet d’obtenir des pistes plus fines et un espacement réduit, offrant ainsi un avantage potentiel. Avec la miniaturisation croissante, les PCB flexibles sont souvent conçus pour des espaces restreints. Cependant, ce n’est pas toujours le cas. Si vous visualisez le processus de métallisation sur un PCB multicouche, vous constaterez que la métallisation s’applique à tous les éléments, et que toutes les zones du circuit bénéficieront de cette métallisation supplémentaire. La métallisation est effectuée sous une forme trapézoïdale tridimensionnelle, à la fois sur le dessus et les côtés. Les éléments proches les uns des autres se rapprochent encore davantage au fur et à mesure de la métallisation.
Une différence de 25 µm peut tout changer
Sur un PCB flexible, grâce au button plating, une fois l’image et la gravure réalisées, le circuit est terminé. La métallisation ne réduit pas l’isolement, permettant ainsi des designs plus fins. À titre de comparaison, sur un PCB multicouche, la limite de largeur de piste et d’espacement est d’environ 75 µm. Avec un PCB flexible, nous pouvons atteindre environ 50 µm. Bien que cette différence ne soit que de 25 µm, elle peut faire toute la différence selon la conception. Cela favorise la miniaturisation.
En conclusion, les circuits imprimés rigides et flexibles nécessitent des matériaux et des procédés de production différents. Il est important d’en tenir compte lors des étapes de conception et d’approvisionnement. Si vous débutez avec les circuits imprimés flexibles, il est probable que vous aurez besoin d’un fabricant différent de celui des circuits imprimés multicouches traditionnels. Travailler avec NCAB Group présente l’avantage de bénéficier de notre large éventail de technologies. Nous pouvons ainsi vous accompagner dès le début de votre conception et trouver l’usine idéale pour votre projet.
Outils de conception PCB
Pour éviter de partir sur de mauvaises bases, nous avons mis au point des règles de conception afin de vous aider à concevoir votre circuit imprimé.