Pourquoi la feuille de cuivre est-elle utilisée dans la fabrication de PCB ?

Les circuits imprimés sont des composants nécessaires à la plupart des appareils électriques. Les PCB d'aujourd'hui comportent plusieurs couches : le substrat, les traces, le masque de soudure et la sérigraphie. L'un des matériaux les plus importants sur un PCB est le cuivre, et il existe plusieurs raisons pour lesquelles le cuivre est utilisé à la place d'autres alliages comme l'aluminium ou l'étain.

De quoi sont faits les PCB ?

Selon une entreprise d'assemblage de PCB, les PCB sont constitués d'une substance appelée substrat, constituée de fibre de verre renforcée avec de la résine époxy. Au-dessus du substrat se trouve une couche de feuille de cuivre qui peut être collée sur les deux faces ou sur une seule. Une fois le substrat réalisé, les fabricants y placent les composants. Ils utilisent un masque de soudure et une sérigraphie ainsi que des résistances, des condensateurs, des transistors, des diodes, des puces de circuit et d'autres composants hautement spécialisés.

Pourquoi la feuille de cuivre est-elle utilisée dans les PCB ?

Les fabricants de PCB utilisent le cuivre car il possède une conductivité électrique et thermique supérieure. Lorsque le courant électrique se déplace avec le PCB, le cuivre empêche la chaleur d'endommager et de stresser le reste du PCB. Avec d’autres alliages – comme l’aluminium ou l’étain – le PCB pourrait chauffer de manière inégale et ne pas fonctionner correctement.

Le cuivre est l’alliage préféré car il peut envoyer les signaux électriques à tous les niveaux sans aucun problème de perte ou de ralentissement de l’électricité. L’efficacité du transfert thermique permet aux fabricants d’installer des dissipateurs thermiques classiques en surface. Le cuivre lui-même est efficace, car une once de cuivre peut recouvrir un pied carré de substrat de PCB avec une épaisseur de 1,4 millième de pouce ou 35 micromètres.

Le cuivre est très conducteur car il possède un électron libre qui peut voyager d’un atome à l’autre sans ralentir. Parce qu’il reste tout aussi efficace à ce niveau incroyablement fin qu’à des niveaux plus épais, un peu de cuivre suffit.

Cuivre et autres métaux précieux utilisés dans les PCB
La plupart des gens reconnaissent les PCB comme étant verts. Mais ils ont généralement trois couleurs sur la couche externe : or, argent et rouge. Ils contiennent également du cuivre pur à l’intérieur et à l’extérieur du PCB. Les autres métaux présents sur le circuit imprimé apparaissent de différentes couleurs. La couche d’or est la plus chère, la couche d’argent a le deuxième coût le plus élevé et la couche rouge est la couche la moins chère.

Utilisation de l'or par immersion dans les PCB
cuivre sur circuit imprimé

La couche plaquée or est utilisée pour les éclats de connecteur et les plots de composants. La couche d'or par immersion existe pour empêcher le déplacement des atomes de surface. La couche n’est pas seulement de couleur dorée, mais elle est faite d’or véritable. L'or est incroyablement fin mais suffit à prolonger la durée de vie des composants à souder. L'or empêche les pièces à souder de se corroder avec le temps.

Utilisation de l'argent par immersion dans les PCB
L'argent est un autre métal utilisé dans la fabrication des PCB. C’est nettement moins cher que l’immersion dans l’or. L'immersion argent peut être utilisée à la place de l'immersion or, car elle facilite également la connectivité et réduit le coût global de la carte. L'immersion dans l'argent est souvent utilisée dans les PCB utilisés dans les automobiles et les périphériques informatiques.

Stratifié cuivré dans les PCB
Au lieu d’utiliser une immersion, le cuivre est utilisé sous forme plaquée. Il s’agit de la couche rouge du PCB et c’est le métal le plus couramment utilisé. Le PCB est fabriqué à partir de cuivre comme métal de base, et il est nécessaire que les circuits se connectent et communiquent efficacement entre eux.

Comment la feuille de cuivre est-elle utilisée dans les PCB ?

Le cuivre a plusieurs utilisations dans les PCB, du stratifié cuivré aux traces. Le cuivre est essentiel au bon fonctionnement des PCB.

Qu’est-ce que le traçage des PCB ?
Une trace de PCB est ce à quoi cela ressemble, un chemin que le circuit doit suivre. La trace comprend le réseau de cuivre, le câblage et l'isolation, ainsi que les fusibles et les composants utilisés sur la carte.

La façon la plus simple de comprendre une trace est de la considérer comme une route ou un pont. Pour accueillir des véhicules, la trace doit être suffisamment large pour en accueillir au moins deux. Il doit être suffisamment épais pour ne pas s'effondrer sous la pression. Ils doivent également être fabriqués dans des matériaux capables de résister au poids des véhicules qui y circulent. Mais les traces font tout cela dans une bien moindre mesure pour déplacer l’électricité plutôt que les automobiles.

Composants de PCB Trace
Plusieurs composants composent la trace du PCB. Ils ont diverses tâches à accomplir pour que le conseil puisse faire son travail adéquatement. Le cuivre doit être utilisé pour aider les traces à faire leur travail, et sans le PCB, nous n'aurions pas d'appareils électriques. Imaginez un monde sans smartphones, ordinateurs portables, cafetières et automobiles. C’est ce que nous aurions si les PCB n’utilisaient pas de cuivre.

Épaisseur des traces de PCB
La conception du PCB dépend de l'épaisseur de la carte. L'épaisseur affectera l'équilibre et maintiendra les composants connectés.

Largeur de trace PCB
La largeur de la trace est également importante. Cela n'affecte pas l'équilibre ou la fixation des composants, mais maintient le transfert de courant sans surchauffer ni endommager la carte.

Courant de trace de PCB
Le courant de trace du PCB est nécessaire car c'est ce que la carte utilise pour déplacer l'électricité à travers les composants et les fils. Le cuivre contribue à cela, et l'électron libre sur chaque atome fait circuler le courant en douceur sur la carte.

Pourquoi la feuille de cuivre est-elle sur les circuits imprimés

Processus de fabrication des PCB
Le processus de fabrication d’un PCB est le même. Certaines entreprises le font plus rapidement que d’autres, mais elles utilisent toutes relativement les mêmes processus et matériaux. Voici les étapes :

Fabriquer une fondation en fibre de verre et en résines
Placer les couches de cuivre sur la fondation
Identifier et définir les modèles de cuivre
Laver la planche dans un bain
Ajoutez le masque de soudure pour protéger le PCB
Apposer la sérigraphie sur le PCB
Placer et souder les résistances, circuits intégrés, condensateurs et autres composants
Testez le PCB

Les PCB doivent avoir des composants hautement spécialisés pour fonctionner correctement. L'un des éléments les plus importants d'un PCB est le cuivre. Cet alliage est nécessaire pour conduire l’électricité sur les appareils dans lesquels seront placés les PCB. Sans cuivre, les appareils ne fonctionneront pas car l’électricité n’aura pas d’alliage pour circuler.