L’épaisseur d’un circuit imprimé correspond à la hauteur totale de la carte, mesurée de sa surface supérieure à sa surface inférieure, y compris toutes les couches qui composent le circuit imprimé complet. Ces couches comprennent une couche de substrat, une ou plusieurs couches de cuivre, des couches préimprégnées, une couche de masque de soudure et une couche sérigraphiée. L’épaisseur d’un circuit imprimé a une incidence significative sur sa résistance mécanique, ses performances thermiques, ses propriétés électriques et sa fabricabilité. Dans cet article, nous détaillerons les facteurs à prendre en compte pour déterminer l’épaisseur d’une carte de circuit imprimé. Poursuivez votre lecture pour en savoir plus !
Que devez-vous prendre en compte pour déterminer l’épaisseur d’un circuit imprimé ?
Facteurs de conception
1. Poids des composants et contraintes mécaniques
L’épaisseur d’un circuit imprimé peut avoir une grande influence sur sa résistance mécanique. Les circuits imprimés plus épais ont une meilleure capacité d’ s face aux contraintes physiques et aux vibrations. En général, ils sont plus robustes et durables, et moins sujets à la déformation ou à la flexion. En outre, une carte plus épaisse peut fournir une plate-forme fiable pour supporter de nombreux composants relativement lourds, en particulier dans une conception à haute densité.
Lorsque votre carte doit installer des composants à haute puissance ou plusieurs dissipateurs thermiques, envisagez un circuit imprimé plus épais. Plus le circuit imprimé est épais, plus il est lourd et moins il est flexible. Il faudra donc trouver un équilibre avec d’autres facteurs.
2. Gestion thermique et gestion de la puissance
Par rapport à une carte de circuit imprimé plus fine, une carte plus épaisse a une masse thermique plus importante, ce qui se traduit par une dissipation thermique plus efficace. Dans les appareils compacts ou à haute puissance, l’accumulation de chaleur est un problème grave qui peut nuire au bon fonctionnement. De plus, l’augmentation de l’épaisseur du cuivre à 2, 3 onces ou plus peut également améliorer considérablement la gestion thermique.
3. Intégrité du signal et exigences en matière de haute fréquence
Dans les conceptions à haute vitesse et haute fréquence, l’impédance peut être affectée par l’épaisseur diélectrique, la constante diélectrique (Dk), l’épaisseur du cuivre et la largeur des pistes. Plus la carte est épaisse, plus la distance entre la piste et la couche de référence est grande, ce qui entraîne une impédance plus élevée. Pour garantir une transmission du signal sans réflexion ni distorsion, une impédance constante et contrôlable doit être maintenue sur l’ensemble du trajet du signal.
4. Contraintes de taille, de poids et d’espace
L’épaisseur des circuits imprimés est souvent limitée par les contraintes liées au boîtier du produit final. Pour les appareils compacts tels que les smartphones, les tablettes et les appareils portables, un circuit imprimé plus fin est généralement l’option idéale. Plus léger et plus flexible, il réduit le poids et l’encombrement. Si l’espace n’est pas une contrainte, envisagez une carte plus épaisse. Elle est plus robuste et durable, mais aussi plus lourde et plus encombrante.
5. Nombre de couches et complexité de l’empilement
Dans un circuit imprimé multicouche, plus le nombre de couches augmente, plus l’épaisseur globale du circuit imprimé augmente également. Par exemple, un circuit imprimé double face simple sera beaucoup plus fin qu’un circuit imprimé HDI complexe comportant 12 couches ou plus. La disposition de l’empilement, c’est-à-dire la disposition spécifique des couches de cuivre, des couches préimprégnées et de la couche de substrat, influe également sur l’épaisseur finale du circuit imprimé. De plus, un circuit imprimé sera souvent plus épais s’il contient davantage de couches de cuivre.
6. Épaisseur du cuivre et capacité de transport de courant
L’épaisseur du cuivre est un facteur clé pour mesurer la capacité de transport de courant et la capacité de dissipation thermique des pistes, et elle influe également directement sur l’épaisseur du circuit imprimé. L’épaisseur standard du cuivre est de 1 oz/ft², mais pour les applications à haute puissance, une épaisseur de cuivre plus importante peut être nécessaire. Les circuits imprimés en cuivre épais avec un poids de cuivre de 2 ou 3 oz peuvent transporter un courant plus important sans surchauffe.
Facteurs de fabrication
1. Défis et limites du processus
Gravure : plus la couche de cuivre est épaisse, plus le temps de gravure est long et plus le produit de gravure doit être puissant pour éliminer l’excès de cuivre. Cependant, un temps de gravure prolongé augmente le risque de surgravure ou de sous-gravure, ce qui peut affecter la précision du motif du circuit.
Perçage : plus le circuit imprimé est épais, plus la distance que doit parcourir le foret pour percer un trou traversant est importante. Simultanément, le foret subit une résistance à la coupe plus élevée, ce qui augmente le risque de rupture et peut réduire la précision du trou. Par conséquent, cela nécessite souvent des forets spécialisés, des paramètres de perçage optimisés et des techniques de perçage encore plus avancées.
Processus de laminage : le laminage est le processus qui consiste à coller plusieurs couches de feuille de cuivre et de matériau isolant ensemble sous haute température et haute pression. Par rapport aux circuits imprimés standard, les circuits imprimés plus épais peuvent nécessiter une durée de laminage plus longue et une pression plus importante pour obtenir une liaison solide. Cela augmente également le risque de défauts tels que le délaminage ou le gauchissement du circuit imprimé.
2. Disponibilité des matériaux et délais de livraison
Pour les circuits imprimés standard, la plupart des fabricants disposent d’un stock de matériaux et l’approvisionnement en matériaux est suffisant. Cela signifie qu’il n’y aura pas de retard dans l’approvisionnement en matériaux, ce qui contribuera à raccourcir le cycle de livraison. Pour les circuits imprimés d’épaisseur non standard, le fabricant peut être amené à commander des matériaux spéciaux pour le noyau et le préimprégné.
3. Assemblage et soudure
Les cartes de circuits imprimés plus épaisses nécessitent des températures de soudage plus élevées et des temps de chauffage plus longs pour garantir des joints de soudure corrects. Des températures élevées prolongées augmentent considérablement le risque de dommages thermiques, pouvant endommager les composants de précision ou compromettre l’intégrité structurelle du circuit imprimé.
4. Technique de dépanelage des circuits imprimés
Le dépanelage est le processus qui consiste à séparer les circuits imprimés individuels d’un panneau de circuits imprimés plus grand. Les circuits imprimés plus épais peuvent nécessiter un fraisage ou un routage des languettes, tandis que les circuits imprimés plus fins peuvent être séparés à l’aide d’un rainurage en V, d’une découpe au laser, d’un poinçonnage, etc. Des méthodes de dépanelage appropriées minimisent les contraintes physiques sur les circuits imprimés et préviennent les dommages pendant le processus de dépanelage.
L’épaisseur standard des circuits imprimés est-elle toujours le bon choix ?
1,57 mm est l’épaisseur de carte de circuit imprimé la plus couramment utilisée et est largement considérée comme la norme industrielle. Voici trois raisons principales.
- Obtenir un bon équilibre entre la résistance mécanique et le poids. Le circuit imprimé est suffisamment robuste pour supporter à la fois la production et le fonctionnement.
- Compatible avec la plupart des composants à trous traversants. Si le circuit imprimé est plus épais, les broches peuvent ne pas être assez longues.
- Facile à produire. Il est facile à manipuler et ne s’abîme pas facilement, et l’épaisseur de la carte PCB ne posera pas de problème lors du processus de production.
Bien que 1,57 mm soit l’épaisseur standard des circuits imprimés et convienne à la plupart des applications, il existe d’autres options. Voici différentes épaisseurs de circuits imprimés présentant des caractéristiques uniques, qui les rendent adaptés à divers appareils.
| Aspect | Circuits imprimés ultra-minces | Circuits imprimés de gamme moyenne | Circuits imprimés épais |
| Plage d’épaisseur | Inférieure à 0,6 mm | 0,6 à 1,6 mm | Supérieure à 1,6 mm |
| Caractéristiques | ▪ Extrêmement mince
▪ Excellente flexibilité, facile à plier ▪ Faible résistance mécanique |
▪ Résistance et flexibilité équilibrées
▪ Fabrication selon les procédés standard ▪ Isolation électrique adéquate |
▪ Excellente résistance mécanique
▪ Meilleure gestion thermique ▪ Faible flexibilité |
| Applications courantes | ▪ Appareils portables
▪ Implants médicaux ▪ Écrans flexibles ▪ Drones |
▪ Smartphones
▪ Tablettes ▪ Ordinateurs portables |
▪ Électronique automobile
▪ Électronique aérospatiale ▪ Circuits imprimés pour le contrôle industriel |
Comment déterminer l’épaisseur appropriée d’un circuit imprimé : un cadre pratique en 3 étapes
Étape 1 : définir le scénario d’utilisation de l’appareil
Connaissez parfaitement l’environnement d’utilisation finale de vos produits électroniques. Le principal dilemme est le suivant : faut-il opter pour une conception fine et flexible ou pour une conception robuste et durable ? Pour les appareils électroniques généraux, une épaisseur de circuit imprimé de 0,6 à 1,6 mm peut être suffisante. Pour les appareils portables, il est nécessaire de réduire au minimum la taille et le poids. Les applications industrielles contenant des composants à haute puissance peuvent nécessiter des circuits imprimés plus épais.
Étape 2 : analyser les exigences en matière de composants et de performances
L’étape suivante consiste à évaluer le poids, la taille et la consommation électrique des composants qui seront assemblés ultérieurement sur la carte. Les composants plus lourds ou plus puissants peuvent nécessiter une carte de circuit imprimé plus épaisse pour assurer le soutien mécanique et la dissipation thermique. En outre, tenez compte des exigences de performance de l’application, telles que les performances électriques, mécaniques, thermiques, etc.
Étape 3 : Évaluer le coût et la fabricabilité
Enfin, évaluez l’impact de l’épaisseur choisie pour la carte PCB sur le coût et la fabricabilité. L’épaisseur standard des PCB est sans aucun doute le choix le plus économique. L’utilisation de cartes plus fines ou plus épaisses entraîne presque toujours des coûts de matériaux plus élevés et des délais de livraison potentiellement plus longs. Vérifiez simultanément les capacités de fabrication du fabricant de PCB, notamment en matière de gravure, de placage, de perçage, de routage, de laminage, etc.
Conclusion : une épaisseur de circuit imprimé personnalisée est-elle disponible ?
Bien sûr ! La plupart des fabricants de circuits imprimés peuvent fournir des circuits imprimés d’épaisseur personnalisée. Les concepteurs peuvent ajuster l’épaisseur du circuit imprimé en fonction des exigences spécifiques de l’application afin d’obtenir des performances ou des fonctionnalités spéciales qui ne peuvent être satisfaites par l’épaisseur standard des circuits imprimés. Différents fabricants peuvent proposer différentes gammes d’épaisseurs personnalisées.
En fonction du nombre de couches du circuit imprimé, MOKOPCB propose différentes options d’épaisseur de circuit imprimé pour répondre à différents besoins de conception. Les épaisseurs standard sont de 0,8 mm, 1,0 mm, 1,2 mm, 1,6 mm et 2,0 mm. Les épaisseurs non standard couvrent 0,3 mm, 0,4 mm, 0,6 mm, 2,4 mm, 3,0 mm, 3,2 mm et 5,0 mm. Si l’épaisseur standard de 1,57 mm convient à une grande variété d’applications, une épaisseur personnalisée peut être la meilleure option dans certains cas.
