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Comment sont fabriqués les circuits imprimés en cuivre épais

La séquence reste identique à celle d'un circuit imprimé standard. Seuls la répétition des étapes et l'espace nécessaire au cuivre diffèrent.

Rédaction technique Hitech Circuits

Shenzhen, Chine · Fabrication et assemblage de PCB

3 min de lecture

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Dernière mise à jour:

Relecture technique: Chiffres de procédé vérifiés par rapport à notre fiche de capacités publiée.

Matériaux et stratification

La fabrication commence par le choix de la provenance du cuivre. Lorsque le poids est présent sous forme de feuille métallique, le stratifié est commandé avec une couche épaisse de cuivre sur les parties concernées ; là où la conception l'exige, le reste est plaqué lors de la fabrication. Les feuilles métalliques épaisses présentent des contraintes de manipulation spécifiques : elles ne se drapent ni ne s'adaptent comme les feuilles fines, et le préimprégné doit combler un décalage plus important autour de chaque zone épaisse.

L'équilibre du cuivre est déterminé à cette étape autant que lors de la stratification. Un empilement avec une couche épaisse de cuivre d'un côté et aucune de l'autre se déforme lors de la stratification ; les zones épaisses sont donc inversées lorsque la conception le permet, et le reste est absorbé par le processus.

Perçage

Des panneaux plus épais sont plus lourds, et une couche épaisse de cuivre sollicite davantage le foret. L'usure du foret augmente, le matériau d'entrée et de sortie est choisi pour supporter la charge supplémentaire, et le diamètre du trou reste dans les limites publiées : 0,15 mm mécaniquement, 0,1 mm au laser, avec un rapport d'aspect de 15:1 pour le corps plaqué.

Placage

Le placage permet d'obtenir l'épaisseur souhaitée. Le cuivre épais nécessite souvent plusieurs cycles plutôt qu'une seule passe, car une seule passe à la densité de courant requise pour l'épaisseur cible brûlerait la résine et le placage serait irrégulier sur le panneau. Le placage par motifs dépose le cuivre directement dans le circuit plutôt que sur toute la surface, ce qui est à la fois moins coûteux en cuivre et garantit une meilleure planéité.

Imagerie et gravure

La gravure d'une couche épaisse nécessite plusieurs passes. Retirer 700 µm de cuivre en une seule passe endommagerait fortement la résine et laisserait une piste trapézoïdale beaucoup plus étroite que celle dessinée. Le panneau est donc gravé par étapes, le réactif de gravure étant renouvelé entre chaque étape. C'est pourquoi l'épaisseur minimale des lignes et des espaces sur une couche épaisse est indiquée en fonction de son poids : c'est le procédé, et non le motif, qui fixe la limite.

Masque, légende et finition

Le masque de soudure est imprimé deux fois sur le cuivre épais. La première impression couvre la majeure partie de la surface ; La seconde étape comble les zones fines au niveau des épaulements des pistes et les bulles d'air sur les bords, et crée un film suffisamment épais pour résister à l'assemblage. La légende suit la même surface, c'est pourquoi la lisibilité des caractères sur une carte épaisse est vérifiée et non présumée.

La finition de surface est choisie en fonction de la géométrie : le HASL épouse le contour du cuivre, l'ENIG et l'étamage par immersion offrent une surface plane pour les composants à pas fin, et le placage or convient aux bords des connecteurs.

Tests et inspections

Les cartes sont soumises à un test électrique complet, à un contrôle AOI lorsque la surface le permet, à un contrôle par rayons X lorsque les joints ou les couches internes sont cachés, et à un contrôle de section transversale sur l'éprouvette pour le cuivre des trous et de la surface. La réception est effectuée selon les normes IPC-6012B pour la fabrication et IPC-A-600H pour la qualité d'exécution, avec une homologation UL sous la norme E354070. Les joints en cuivre épais destinés à l'assemblage sont examinés en tenant compte du profil de refusion, car le cuivre dissipe la chaleur du plot.

Où la séquence est convenue

La séquence de fabrication est fixée par l'empilement des couches ; elle est donc définie dans la conception pour la fabrication (DFM) avant l'outillage. La plage publiée se trouve sur le page PCB en cuivre épais, les conséquences de la conception dans le guide de conception et l'assemblage du panneau fini sur le page d'assemblage du circuit imprimé.

Spécifications techniques

Cuivre extérieur
0,5–20 oz (environ 700 µm)
Cuivre intérieur
0,5 à 10 oz
nombre de couches
1 à 38 couches
Trou fini minimum
0,15 mm mécanique · 0,1 mm laser
Acceptation
IPC-6012B · IPC-A-600H · UL E354070

Questions fréquentes

  • Le cuivre épais est-il laminé ou plaqué ?

    Les deux. Lorsque le poids est représenté par une feuille métallique, la fabrication commence avec une feuille épaisse ; lorsque le circuit nécessite une quantité de cuivre supérieure à celle disponible, on procède à un dépôt de cuivre en plusieurs étapes. Le dépôt par motifs permet de placer le cuivre là où le circuit en a besoin, ce qui garantit une surface plus plane que si l'on procédait à un dépôt sur toute la surface suivi d'une gravure.

  • Pourquoi le masque de soudure est-il imprimé deux fois sur du cuivre épais ?

    Une première impression sur une marche de cuivre de 105 à 700 µm laisse des zones fines au niveau des épaulements des pistes et emprisonne de l'air sur les bords. Une seconde impression forme un film protecteur sur la marche, comble les irrégularités et crée une épaisseur de masque suffisante pour l'assemblage. C'est pour la même raison qu'il faut des masques plus larges entre les pistes épaisses.

  • Que se passe-t-il lors du forage et du routage ?

    Un panneau de 20 oz est plus lourd et souvent plus épais ; les composants s’usent donc plus vite et l’empilement nécessite un support plus robuste. Les trous sont percés mécaniquement à 0,15 mm ou au laser à 0,1 mm, avec un rapport d’aspect de 15:1. Le fraisage ou le rainurage en V est adapté au surplus de cuivre en bordure du circuit imprimé.

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