Fabrication de PCB époxy: Un guide complet des processus, Matériels & Normes
Comme le “réseau neuronal” d'appareils électroniques, cartes de circuits imprimés époxy (PCBS) dominer le marché mondial en raison de leur stabilité thermique exceptionnelle, résistance mécanique, et isolation électrique. Ce guide complet démystifie l'époxy Fabrication de PCB, couvrant les matériaux clés, processus, contrôle de qualité.
1. Qu'est-ce qu'un PCB époxy?
Les PCB époxy font référence aux cartes de circuits imprimés utilisant de la résine époxy comme matériau de liaison de base., généralement renforcé avec un tissu en fibre de verre (verre époxy CCL) ou substrats composites. Le type le plus courant, le PCB époxy FR4, représente plus de 70% de la production mondiale de PCB, rencontre UL 94 V-0 normes d'inflammabilité et spécifications IPC-4101. Les principaux avantages comprennent:
- Constante diélectrique (4.3-4.8 @1 MHz) pour une transmission fiable des signaux haute fréquence
- Température de transition vitreuse (Tg) allant de 130°C à 180°C (variantes à haute Tg jusqu'à 200°C)
- Faible absorption d'humidité (<0.2%) et résistance à la traction (310-380 MPa)
- Rentabilité par rapport aux substrats spécialisés comme le polyimide
2. Matériaux de base: Classification des substrats époxy
Les performances des PCB époxy commencent par la sélection du substrat. Selon les normes ASTM/NEMA, les substrats courants à base d'époxy comprennent:
| Type de substrat | Principales fonctionnalités | Applications |
|---|---|---|
| FR-4 (Ignifuge 4) | Sans halogène, Tg 130-180°C, UL94V-0 | Électronique grand public, automobile, contrôles industriels |
| FR-5 | Haute-Tg (180°C+), compatible avec la soudure sans plomb | Aérospatial, capteurs haute température |
| G10 | Non ignifuge, rentable | Appareils industriels à faible risque |
| CEM-3 | Époxy composite, meilleure usinabilité que FR4 | Electronique grand public milieu de gamme |
Pour les applications à haute fréquence (Par exemple, 5G, Modules RF), les substrats époxy à faible perte comme Rogers RO4350B réduisent l'atténuation du signal à <0.003 dB/cm.
3. Processus de fabrication de PCB époxy (Étape par étape)
3.1 Préparation de pré-production
- Validation des fichiers Gerber: Assurer la conformité à la norme IPC-6011 (Format RS-274X)
- Découpe de matériaux: Coupez les feuilles FR4 à la taille cible (tolérance ±0,1 mm) et ébavurer les bords
- Découpe de préimprégnés PP: Couper des feuilles de fibre de verre imprégnées d'époxy pour le collage des couches
3.2 Fabrication du noyau
- Modélisation de la couche interne: Utiliser l’imagerie directe laser LDI (3précision de la largeur de ligne en millimètres)
- Gravure: Gravure alcaline pour les couches externes; gravure à l'acide pour les couches internes
- Inspection AOI: 5Résolution optique μm pour détecter les défauts de ligne
3.3 Collage multicouche
- Empilement & Laminage: Pressage à chaud sous vide (170° C, 400psi) de couches centrales + Préimprégné PP
- Forage: Perçage CNC pour trous traversants/trous traversants (diamètre ≥0.1mm)
- Pth (Trou traversant plaqué): Galvanoplastie pulsée pour obtenir une épaisseur de cuivre de paroi de trou ≥ 25 μm (Classe CIB 2 standard)
3.4 Options de traitement de surface
| Processus | Avantages | Limites | Cas d'utilisation idéaux |
|---|---|---|---|
| Saigner (Nivellement de soudure à air chaud) | Faible coût, bonne soudabilité | Mauvaise planéité | Électronique grand public |
| Accepter (Or par immersion au nickel autocatalytique) | Résistance à la corrosion, Compatibilité BGA | Coût plus élevé | Dispositifs médicaux, aérospatial |
| OSP (Conservateur de soudabilité organique) | Respectueux de l'environnement | Durée de conservation courte | Électronique automobile |
3.5 Inspection finale & Essai
- Test de sonde volante: 100% vérification de la connectivité réseau (50-100V)
- Test d'impédance: Méthode TDR avec tolérance de ±10 % (critique pour les signaux à grande vitesse)
- Test de contrainte thermique: 288Immersion dans un bain de soudure °C (Norme IPC-TM-6502.6.8)
- Tests CAF: 500 heures à 50°C/85%HR pour la validation de la fiabilité
4. Contrôle de qualité: Paramètres clés pour les PCB époxy
Pour répondre aux normes internationales, se concentrer sur ces indicateurs de qualité critiques:
- Tolérance de largeur de ligne: ±8 % pour les cartes HDI; ±15 % pour les PCB standards
- Uniformité de l'épaisseur du cuivre: Variation ≤ 10 % après galvanoplastie
- Taux de remplissage en résine: >95% pour vias borgnes/enterrés
- Contamination ionique: <1.56μg/cm² équivalent NaCl
- Résistance aux cycles thermiques: -55°C~125°C (100 cycles) sans délaminage
5. Applications industrielles & Tendances du marché
Les PCB époxy servent divers secteurs avec des solutions sur mesure:
- Électronique automobile: FR4 à Tg élevée avec résistance CAF (MTBF moyen: 58,000 heures)
- 5G-Infrastructures: Substrats époxy à faibles pertes réduisant la perte de signal de 22%
- Dispositifs médicaux: FR4 fini ENIG répondant aux normes de biocompatibilité
- Aérospatial: Substrats FR-5 avec Tg >180°C pour les environnements extrêmes
PCB époxy, ancré par des substrats polyvalents comme FR4 et FR5, constitue l'épine dorsale de l'électronique moderne, alliant une protection thermique exceptionnelle, mécanique, et performances électriques avec rentabilité. De la précision du modelage LDI et du laminage sous vide au contrôle qualité rigoureux conforme à la norme IPC, chaque étape de leur processus de fabrication est conçue pour répondre aux demandes d'industries allant de l'automobile et de la 5G à l'aérospatiale et aux dispositifs médicaux.
