Matières

Le choix de la finition et l’optimisation de la conception sont des étapes importantes pour garantir les performances de votre circuit imprimé. Mais est-ce la fin du processus ? Non, vous devez également vous assurer que la matière spécifiée est disponible dans l’usine et que celle-ci est agréée UL.

Chez NCAB, nous savons qu’il existe de nombreuses options concernant les matières et, grâce à nos connaissances techniques, nous pouvons vous guider et vous aider en termes de choix et de spécifications des matériaux.

La matière rigide

Comment la matière doit-elle être spécifiée ?

Nous recommandons de ne pas spécifier une marque ou un type de matière spécifique dans la mesure du possible car cela limiterait les options de la chaîne d’approvisionnement. La raison à cela est qu’il existe de nombreuses marques de matières connues largement diffusées dans notre panel d’usines. La disponibilité et le prix peuvent alors intervenir dans le choix de la marque des matériaux qui seront utilisés.

Cela ne signifie pas que vous ne pouvez pas spécifier des marques de matériaux connus, loin de là. Si vous savez qu’une matière fonctionne avec votre produit, il suffit de la référencer avec un commentaire indiquant « ou équivalent ». Nos techniciens vérifieront cette information et vous proposeront une solution alternative qui satisfera vos besoins fonctionnels sans compromettre les performances du produit.

Tous les fabricants de matières reconnus classent leurs produits conformément à la norme IPC 4101 (spécification des matériaux de base pour les circuits imprimés rigides et multicouches). L’objectif de cette spécification étant d’identifier et de classifier les caractéristiques de performances. Cette approche de classification est idéale car elle définit en détail les caractéristiques du matériau de base. La possibilité pour l’usine de respecter la classification IPC-4101-xxx permet aux fabricants de faire un choix judicieux, afin de s’assurer que les performances ne sont pas inférieures aux attentes.

Pour plus d’informations sur la norme IPC 4101 ou sur les méthodes de spécification des matières, veuillez contacter NCAB Group qui se fera un plaisir de vous aider.

Facteurs clés dans la spécification des caractéristiques des matières

Lors de l’examen des caractéristiques de performances de la matière sont étudiées : les propriétés mécaniques (plus particulièrement la manière dont le matériau doit se comporter lors des activités de cycle thermique ou de brasage) , ainsi que les propriétés électriques associées à la matière. Ces facteurs sont généralement considérés comme les plus courants pour la sélection des produits standards. Ce commentaire est basé sur le fait que toutes les matières sont considérées comme pouvant répondre à l’indice d’inflammabilité UL V-0.

Caractéristiques principales des matières

• CTE – Z Axis : Coefficient qui mesure l’expansion du matériau de base lorsqu’il est chauffé. Exprimé en degrés Celsius (avant et après Tg) et également en % sur une échelle de température.
• Td (decomposition temperature) : Température à laquelle le poids du matériau varie de 5%. Ce paramètre détermine la capacité de survie thermique du matériau.
• Tg (glass transition temperature) : Température à laquelle le matériau passe d’un état rigide à un état plus élastique / plus souple.
• T260 (temps jusqu’à délaminage) : Temps nécessaire pour que le matériau de base se délamine lorsqu’il est soumis à une température de 260°C.
• T288 (temps jusqu’à délaminage) : Temps nécessaire pour que le matériau de base se délamine lorsqu’il est soumis à une température de 288°C.
• Dk (constante diélectrique) : Ratio entre la capacité utilisant ce matériau comme diélectrique et un condensateur similaire dont le diélectrique est vide.
•  CTI (Comparative Tracking Index) : Mesure la tension de claquage d’un matériau isolant. Utilisé pour l’évaluation de la sécurité des appareils électriques. Les catégories sont indiquées ci-dessous.

Le tableau ci-dessous est un extrait de certaines caractéristiques des classifications IPC-4101, mettant en évidence certains détails déjà référencés.

PCB SMI (Substrat métallique isolé)

Les nouvelles opportunités liées à la technologie SMI

La technologie SMI peut être utilisée pour des quantités d’énergie importantes ou des charges thermiques locales, par exemple dans les constructions modernes équipées de LED à haute intensité. L’acronyme SMI signifie « Substrat Métallique Isolé ». Il s’agit d’un circuit imprimé construit sur une plaque métallique (généralement de l’aluminium), sur lequel un pré-imprégné est appliqué, dont les principales qualités sont une excellente capacité de dissipation de la chaleur et une grande résistance diélectrique aux hautes tensions. En collaboration avec EBV et un certain nombre d’autres entreprises, NCAB a participé au développement d’un produit de démonstration. L’objectif est d’attirer l’attention du marché sur les possibilités de combiner les LED à haute intensité à la technologie SMI.

Le composant le plus important – le pré-imprégné thermo-conducteur – est un matériau en céramique ou en bore, spécialement conçu pour pouvoir dissiper de grandes quantités de chaleur. Sa conductivité thermique est souvent 8 à 12 fois supérieure à celle d’une matière FR4.

Les avantages des PCB SMI pour la dissipation thermique

Il est possible de concevoir un PCB SMI avec une très faible résistance thermique. Ainsi, si vous comparez un circuit imprimé FR4 de 1,60 mm à un circuit imprimé SMI doté d’un pré-imprégné thermique de 0,15 mm, vous pourrez constater que la résistance thermique est plus de 100 fois inférieure à celle d’un PCB FR4. Dans le circuit imprimé FR4, il serait très difficile de dissiper de plus grandes quantités de chaleur.

NCAB propose une vaste gamme de matériaux à même de satisfaire la quasi-totalité des besoins des clients, qu’il s’agisse d’une marque précise ou d’un équivalent basé sur les caractéristiques matérielles et/ou de classification de la norme IPC-4101. Les matériaux disponibles sont classés en quatre catégories – standard (largement disponible), avancé (spécifique à un plus petit nombre d’usines), flex et SMI.
Une autre solution consiste à combiner la matière FR4 avec des vias, remplis de pâte thermo-conductrice, ce qui confère aux PCB des propriétés thermiques supérieures à la normale. Il s’agit souvent d’une solution plus rentable, puisqu’elle s’appuie sur la technologie FR4 traditionnelle.

IMPORTANT:
Lors de l’examen des caractéristiques de performance de la matière, il convient de tenir compte à la fois des propriétés mécaniques (notamment en ce qui concerne le comportement du matériau pendant le cycle thermique / brasage) et des propriétés électriques associées.

Si vous avez des questions spécifiques sur les matières, veuillez contacter votre bureau local NCAB Group.

Les matériaux recommandés

Les matériaux recommandés selon les conditions et technologies sont présentés ci-dessous. Toutefois, ces recommandations doivent être considérées comme « génériques ». De même, nous conseillons au client d’évaluer son processus et de définir les facteurs auxquels les matériaux doivent résister comme, par exemple, la température maximale et le temps au-dessus du point de Tg, et de prendre en compte les exigences en matière de Td, T260 et T288.

Matières selon l’IPC 4101/121 (min. Tg 130 Deg. C)

Matières selon l’IPC 4101/99 ou /124

Matières selon l’IPC 4101/126 ou /129  

Chez NCAB, l’expérience montre que dans un environnement d’assemblage , de brasage, et dans des environnements d’exploitation peu exigeants, les matières visées par la norme IPC-4101C /21 peuvent, tout comme la technologie de base, être aussi utilisées dans un environnement sans plomb.

Les catégories inférieures de FR-4 que NCAB a approuvées dans sa liste de matières satisfont en principe la norme /121 sur la plupart des points. Seule exception : le temps de délaminage à T260 °C ou T288 °C. À ce stade, il peut s’avérer nécessaire d’utiliser des matériaux de qualité supérieure.