Deux polymères, pas deux qualités
Leurs noms sont suffisamment proches pour prêter à confusion, mais le polyamide et le polyimide sont des matériaux différents. Le polyamide appartient à la famille du nylon ; le polyimide (PI) est le polymère imide utilisé notamment pour le Kapton et les autres films pour circuits imprimés flexibles. Cette distinction est importante car une spécification mentionnant « polyamide » décrit un matériau qu’aucun fabricant ne propose pour les applications flexibles.
Le FR-4 présente une construction différente : un tissu de verre tissé imprégné d’époxy, laminé à chaud et sous pression. Sa rigidité est due à celle du verre, et c’est cette propriété qui détermine ses applications.
Avantages du polyimide
Flexibilité. Un film de 12,5 à 50 µm avec 0,5 à 2 oz de cuivre se plie, contrairement au même circuit sur FR-4.
Température. Le polyimide conserve ses propriétés mécaniques bien au-delà de la plage de température à laquelle les stratifiés époxy ramollissent, ce qui explique sa présence dans les compartiments moteur, les applications médicales et les assemblages industriels. - Résistance chimique. Les solvants et les flux qui attaquent l'époxy laissent le polyimide largement intact.
Épaisseur. Un noyau flexible est plus fin que n'importe quel stratifié rigide, ce qui permet à un circuit de s'intégrer parfaitement dans un boîtier.
Le coût
La flexibilité a un prix. Le polyimide absorbe davantage d'humidité, se dilate plus dans son plan et est moins stable dimensionnellement que le FR-4. L'alignement des panneaux et des couches de recouvrement est donc plus complexe. Le matériau lui-même coûte plus cher, les étapes de fabrication (stratification des couches de recouvrement, collage des raidisseurs, découpe laser ou à l'emporte-pièce) sont plus onéreuses et le panneau est plus difficile à manipuler.
Il y a également un coût de conception : les contraintes liées à la flexibilité diffèrent de celles du FR-4. Les conducteurs traversent les coudes à angle droit, le métallisation reste hors de la zone de flexion et le rayon de courbure est défini avant la conception du circuit imprimé.
Les avantages du FR-4
La majeure partie d'une carte rigide-flexible est en FR-4. Le processeur, le connecteur et l'étage de puissance reposent sur un matériau rigide car aucun mouvement n'est nécessaire à ces endroits. Le FR-4 est moins cher, plus plat et mieux maîtrisé. Le polyimide est utilisé uniquement pour la partie pliable.
Voici la règle de décision pratique : privilégier la flexibilité là où la géométrie l'exige et utiliser un stratifié partout ailleurs. page PCB flexible couvre les constructions inspirées du film, le page rigide-flexible la combinaison, et la page de capacités les épaisseurs varient pour les deux.