Les circuits imprimés sont des composants essentiels de la plupart des appareils électriques. Les circuits imprimés actuels comportent plusieurs couches : le substrat, les pistes, le vernis épargne et la sérigraphie. Le cuivre est l'un des matériaux les plus importants d'un circuit imprimé, et son utilisation plutôt que d'autres alliages comme l'aluminium ou l'étain se justifie par plusieurs raisons.
De quoi sont faits les circuits imprimés ?
Selon une entreprise d'assemblage de circuits imprimés, ces derniers sont constitués d'un substrat en fibre de verre renforcée de résine époxy. Sur ce substrat est déposée une feuille de cuivre, collée sur les deux faces ou sur une seule. Une fois le substrat réalisé, les fabricants y placent les composants : résistances, condensateurs, transistors, diodes, puces et autres composants hautement spécialisés, le tout recouvert d'un vernis épargne et d'une sérigraphie.
Pourquoi utilise-t-on du papier cuivre dans les circuits imprimés ?
Les fabricants de circuits imprimés utilisent le cuivre en raison de sa conductivité électrique et thermique supérieure. Lorsque le courant électrique circule dans le circuit imprimé, le cuivre empêche la chaleur d'endommager et de fragiliser le reste du circuit. Avec d'autres alliages, comme l'aluminium ou l'étain, le circuit imprimé pourrait chauffer de manière irrégulière et ne pas fonctionner correctement.
Le cuivre est l'alliage de prédilection car il permet de transmettre les signaux électriques sur la carte sans perte ni ralentissement. Son excellente conductivité thermique permet aux fabricants d'installer des dissipateurs thermiques classiques en surface. Le cuivre lui-même est performant : une once de cuivre suffit à recouvrir un pied carré de substrat de circuit imprimé sur une épaisseur de 35 micromètres (1,4 millième de pouce).
Le cuivre est un excellent conducteur car il possède des électrons libres qui peuvent se déplacer d'un atome à l'autre sans ralentissement. Comme son efficacité reste la même à une échelle extrêmement fine qu'à des épaisseurs plus importantes, une petite quantité de cuivre suffit pour couvrir de longues distances.
Cuivre et autres métaux précieux utilisés dans les circuits imprimés
La plupart des gens associent les circuits imprimés à la couleur verte. Cependant, leur couche externe est généralement composée de trois couleurs : or, argent et rouge. Ils contiennent du cuivre pur à l'intérieur comme à l'extérieur. Les autres métaux présents sur le circuit imprimé sont représentés par différentes couleurs. La couche d'or est la plus coûteuse, suivie de la couche d'argent, et enfin de la couche rouge, la moins chère.
Utilisation de l'or d'immersion dans les circuits imprimés
cuivre sur circuit imprimé
La couche plaquée or est utilisée pour les connecteurs et les pastilles de composants. Cette couche d'or par immersion empêche le déplacement des atomes de surface. Elle n'est pas seulement de couleur or, mais composée d'or véritable. Extrêmement fine, elle suffit à prolonger la durée de vie des composants à souder. L'or empêche la corrosion des pièces soudées.
Utilisation de l'argent par immersion dans les circuits imprimés
L'argent est un autre métal utilisé dans la fabrication des circuits imprimés. Il est nettement moins cher que l'immersion dans l'or. L'immersion dans l'argent peut remplacer l'immersion dans l'or car elle améliore également la connectivité et réduit le coût global de la carte. L'immersion dans l'argent est souvent utilisée dans les circuits imprimés destinés aux automobiles et aux périphériques informatiques.
Stratifié cuivré dans les circuits imprimés
Au lieu d'utiliser un procédé d'immersion, le cuivre est utilisé sous forme de placage. Cette couche, rouge sur le circuit imprimé, est le métal le plus couramment employé. Le circuit imprimé est constitué de cuivre comme métal de base, et il est essentiel que les circuits puissent se connecter et communiquer efficacement entre eux.
Comment la feuille de cuivre est-elle utilisée dans les circuits imprimés ?
Le cuivre est utilisé à plusieurs fins dans les circuits imprimés, depuis le revêtement cuivré jusqu'aux pistes. Il est essentiel au bon fonctionnement de ces circuits.
Qu'est-ce qu'une piste de circuit imprimé ?
Une piste de circuit imprimé est, comme son nom l'indique, un chemin que suit le circuit. Elle comprend le réseau de cuivre, les conducteurs et l'isolant, ainsi que les fusibles et les composants présents sur la carte.
Pour comprendre facilement ce qu'est une voie de circulation, imaginez-la comme une route ou un pont. Pour permettre le passage des véhicules, la voie doit être suffisamment large pour en accueillir au moins deux. Elle doit également être assez épaisse pour ne pas s'affaisser sous la pression. Enfin, elle doit être constituée de matériaux capables de supporter le poids des véhicules qui y circulent. Cependant, les voies de circulation remplissent toutes ces conditions, à une échelle bien plus réduite, pour transporter de l'électricité plutôt que des automobiles.
Composants d'une piste de circuit imprimé
Plusieurs composants constituent les pistes d'un circuit imprimé. Chacun remplit une fonction spécifique pour que la carte fonctionne correctement. Le cuivre est indispensable à la conduction de ces pistes, et sans circuit imprimé, aucun appareil électrique ne serait possible. Imaginez un monde sans smartphones, ordinateurs portables, cafetières ni automobiles : voilà ce qui se passerait si les circuits imprimés n'utilisaient pas de cuivre.
Épaisseur des pistes du circuit imprimé
La conception du circuit imprimé dépend de son épaisseur. Cette dernière influe sur l'équilibre et assure la connexion des composants.
Largeur des pistes du circuit imprimé
La largeur de la piste est également importante. Cela n'affecte ni l'équilibre ni la fixation des composants, mais permet le passage du courant sans surchauffe ni endommagement de la carte.
Courant de piste du circuit imprimé
Le courant circulant dans les pistes du circuit imprimé est essentiel car il permet à la carte de faire circuler l'électricité à travers les composants et les fils. Le cuivre y contribue, et les électrons libres présents sur chaque atome assurent une circulation fluide du courant sur la carte.
Pourquoi trouve-t-on du papier cuivre sur les circuits imprimés ?
Processus de fabrication des circuits imprimés
Le processus de fabrication d'un circuit imprimé est le même pour tous. Certaines entreprises sont plus rapides que d'autres, mais elles utilisent toutes des procédés et des matériaux relativement similaires. Voici les étapes :
Fabriquer une fondation en fibre de verre et résines
Placez les couches de cuivre sur la fondation
Identifier et définir les motifs en cuivre
Lavez la planche dans un bain
Ajoutez le vernis épargne pour protéger le circuit imprimé.
Appliquez la sérigraphie sur le circuit imprimé
Placez et soudez les résistances, les circuits intégrés, les condensateurs et les autres composants.
Tester le circuit imprimé
Les circuits imprimés nécessitent des composants hautement spécialisés pour fonctionner correctement. Le cuivre est l'un des éléments les plus importants d'un circuit imprimé. Cet alliage est indispensable à la conduction de l'électricité dans les appareils qui intégreront les circuits imprimés. Sans cuivre, les appareils ne fonctionneraient pas, car l'électricité ne trouverait pas de conducteur.
Date de publication : 25 avril 2022