Qu'est-ce qu'un PCB en verre ?

Grâce aux progrès technologiques, nous assistons à de nouvelles innovations partout dans le monde. L'une de ces avancées est l'utilisation de circuits imprimés en verre dans l'industrie des circuits imprimés. Vous vous demandez sans doute pourquoi il était nécessaire de développer un nouveau circuit imprimé alors que le précédent fonctionnait parfaitement ? Eh bien, c'est parce que les circuits imprimés en verre présentent de nombreux avantages par rapport aux circuits imprimés classiques. Tout d'abord, les circuits imprimés traditionnels sont fabriqués à partir de matériaux comme la fibre de verre et l'époxy. En revanche, les circuits imprimés en verre utilisent de fines feuilles de verre. matériaux comme substrats. De plus, il possède des propriétés étonnantes, comme :

●  Haute stabilité thermique

●  Haute isolation électrique

●  Haute transparence

Toutes ces caractéristiques combinées nous offrent un résultat optimal qui le distingue de son homologue, le circuit imprimé transparent. Cependant, si vous hésitez encore sur sa supériorité par rapport à la concurrence, consultez les sections ci-dessous pour en savoir plus sur le circuit imprimé transparent.

Présentation des circuits imprimés en verre

Les circuits imprimés en verre, également appelés circuits imprimés clairs ou transparents, représentent une innovation majeure dans l'industrie des circuits imprimés. Comme indiqué précédemment, pour fabriquer de nouveaux appareils, PCBasic recherchait un produit doté de propriétés plus distinctives, notamment une isolation électrique supérieure, une résistance thermique élevée et une stabilité dimensionnelle. C'est là que les circuits imprimés en verre entrent en jeu.

En étudiant cela plus en détail, nous avons constaté qu'il peut répondre à des exigences spécifiques dans différents secteurs, notamment :

●  Industrie aerospatiale

●  Télécommunications

●  Équipement médical

●  Photonics

●  Dispositifs optiques

●  de hauteur

Pourquoi les circuits imprimés en verre ont-ils des applications aussi vastes ? Leur précision, leur fiabilité et leur transparence en font un choix idéal pour les industries de niche. De plus, les circuits imprimés transparents sont extrêmement compatibles avec les technologies de nouvelle génération, notamment les circuits imprimés haute performance.circuits de fréquence et électronique miniaturisée, où les matériaux conventionnels pourraient échouer.

Types de circuits imprimés en verre

Les circuits imprimés en verre sont disponibles en différentes tailles et types, chacun possédant sa propre nature de substrat en verre et ses propres caractéristiques structurelles. De plus, ils sont utilisés pour différents types d'applications selon leur mode de préparation et leurs qualités. Découvrons donc les différents circuits imprimés en verre disponibles sur le marché.

1. PCB en verre époxy (FR-4)

Le premier type de PCB en verre utilise le FR-4, un matériau composite qui combine du tissu tissé avec Un liant à base de résine époxy. Pour plus de commodité, FR-4 signifie « Flame Retardant Grade 4 », en référence à ses propriétés ignifuges qui protègent les circuits de la chaleur et des chocs électriques. Pourquoi l'utiliser ? Parce qu'il peut supporter des températures allant jusqu'à 130 °C. Et ce n'est pas tout ; comme nous l'avons testé, certains de ses grades peuvent supporter jusqu'à 180 °C. Si vous l'utilisez, vous pouvez être tranquille quant à la gestion de l'humidité, car son taux d'absorption d'eau est généralement inférieur à 0.2 %.

2. PCB en vitrocéramique

Les PCB en vitrocéramique, comme leur nom l'indique, sont un modèle hybride entre les PCB en verre et céramique. Ils sont récemment utilisés dans des technologies plus récentes, notamment :

●  Télécommunications 5G

●  Communications par satellite

●  Systèmes radar

Leur faible constante diélectrique, comprise entre 2.5 et 4.0, assure une propagation rapide du signal et une perte minimale, particulièrement cruciale dans les applications haute fréquence. Cependant, leur coût de production est élevé par rapport au FR-4 et ils deviennent cassants, nécessitant une manipulation soigneuse lors de leur fabrication. Cependant, compte tenu des avantages qu'ils offrent dans les nouvelles industries, leur prix est justifié.

3. PCB en verre de quartz (silice fondue)

Les circuits imprimés en verre de quartz utilisent de la silice fondue de haute pureté comme substrat. La silice fondue est réputée pour sa très faible dilatation thermique et son excellente transparence optique, ce qui la rend idéale pour les applications spécialisées de haute précision. Comparés au FR-4, ils présentent l'avantage de fonctionner à haute température et de supporter des températures allant jusqu'à 1000 XNUMX °C sans perdre leurs propriétés. Génial, non ? Mais comme ils supportent de telles températures, leur production est coûteuse et ils sont également fragiles.

4. PCB à substrat de verre (verre mince)

Ces circuits imprimés sont construits sur de fines feuilles de verre, souvent inférieures à 0.2 mm d'épaisseur. Cette finesse permet leur utilisation dans des dispositifs flexibles ou ultra-compacts, tout en bénéficiant des avantages inhérents au verre. Ils sont parfaits pour les conceptions compactes, notamment :

●  Smartphones

●  Tablettes

●  Écrans OLED flexibles

●  Appareils portables

PCB en verre par caractéristiques

Les circuits imprimés transparents (PCB) se distinguent des circuits imprimés plus traditionnels par leurs propriétés spécifiques. Leurs performances et leur fiabilité exceptionnelles en font des solutions idéales pour des applications de niche. Voici une description détaillée des PCB en verre :

1. Excellente stabilité thermique

Le verre se distingue des autres en matière de résistance aux températures élevées et au substrat en verre. Ils conservent leur air même en cas de fortes variations de température. Ils sont donc parfaitement adaptés aux applications soumises à des variations de température, qu'elles soient élevées ou basses.

2. Isolation électrique supérieure

Le verre possède une faible constante diélectrique, ce qui réduit les pertes de signal et les interférences. C'est également un excellent isolant, idéal pour les applications haute fréquence et haute tension.

3. Transparence

Les circuits imprimés en verre sont transparents, ce qui permet un examen visuel des composants et des circuits. une caractéristique courante des applications optoélectroniques ainsi que de la conception décorative.

4. Stabilité dimensionnelle élevée

Le verre ne se déforme généralement pas. Il offre précision et fiabilité, même dans les environnements les plus exigeants.

5. Résistance chimique

Le verre est insensible à de nombreux produits chimiques, ce qui le rend particulièrement adapté aux environnements hostiles susceptibles d'être attaqués par des produits chimiques. Cette caractéristique augmente la durée de vie des circuits imprimés en verre dans des secteurs tels que l'industrie ou la médecine.

Applications du PCB en verre

Voici quelques-unes des applications des PCB en verre.

1. Aérospatiale et Défense

Le PCB en verre est un matériau électronique largement utilisé pour réaliser des communications électromagnétiques (appareils de communication radar et satellites) grâce à leur constante diélectrique élevée. De plus, leur résistance extrême aux températures et aux produits chimiques les rend fiables pour une utilisation dans des environnements difficiles.

2. Dispositifs médicaux

Les technologies portables et les appareils de diagnostic de nouvelle génération tirent profit des circuits imprimés en verre. Étant minces et Il est clair qu'ils peuvent être utilisés de nouvelles façons pour créer des dispositifs médicaux portables, et leur capacité à manipuler des signaux haute fréquence aide les technologies d'imagerie telles que l'IRM et les systèmes à ultrasons à fonctionner avec plus de précision.

3. Photonique et optoélectronique

Les circuits imprimés en verre améliorent les propriétés optiques, améliorant ainsi l'efficacité, la transparence et la durabilité. Ainsi, ils sont devenus un composant indispensable des applications photoniques modernes. PCB en verre s'imposent comme indispensables dans les avancées technologiques haut de gamme dans divers secteurs et applications grâce à leur polyvalence et leurs fonctionnalités avancées.

Comment fabriquer un PCB en verre

Diverses applications électroniques nécessitent des circuits imprimés en verre pour leur résistance thermique élevée, leur faible Absorption d'humidité et durabilité. Voici un bref aperçu du processus :

1. Sélection et préparation du matériel

La première étape consiste à choisir le type de PCB en verre que vous souhaitez et à sélectionner le matériau En conséquence. Selon le type de PCB, vous pouvez choisir parmi :

●  Verre de quartz (silice fondue)

●  Fibre de verre (FR-4)

●  Vitrocéramique

●  Feuille de verre

Ensuite, procédez à la sélection de l'épaisseur de votre feuille de cuivre, qui varie de 18 µm à 70 µm, selon l'application.

2. Traitement de surface du substrat en verre

Avant d'appliquer vos couches conductrices, assurez-vous que votre substrat en verre subit une Préparation pour assurer une bonne adhérence. Deux solutions s'offrent à vous :

●  Nettoyage par ultrasons : Élimine tous les débris, la poussière ou les huiles.

●  Nettoyage chimique : Utilise des solvants comme l’acétone ou l’alcool isopropylique pour éliminer les contaminants de surface.

3. Modélisation du circuit

Le motif du circuit est ensuite appliqué sur la couche de cuivre par photolithographie. Vous vous demandez peut-être ce qu'est exactement la photolithographie ? Simplifions-nous la tâche. Il s'agit essentiellement d'une application de résine photosensible. Une couche de résine photosensible (matériau photosensible) est alors insérée. Il en existe deux catégories : la résine photosensible sèche et la résine photosensible liquide. Le circuit imprimé recouvert de résine photosensible est ensuite exposé aux UV à travers un photomasque contenant le motif de circuit souhaité.

4. Application d'une couche conductrice

Le substrat en verre reçoit une fine couche de matériau conducteur, généralement du cuivre. Cela peut être réalisé en utilisant des méthodes telles que :

● Pulvérisation ou dépôt en phase vapeur (une couche uniforme de cuivre de 300 nm d'épaisseur est appliquée par traitement sous vide.)

● Placage autocatalytique : le dépôt chimique de la couche de cuivre sur le PCB élimine le besoin d'électricité.

5. Élimination de la résine photosensible

Une solution chimique élimine la résine photosensible durcie après l'étape de gravure, ne laissant que le circuit final en cuivre sur le substrat en verre.

6. Perçage et finition

Si la conception du circuit imprimé prévoit des interconnexions entre les couches de plaques, nous procédons généralement à un perçage de précision. Par exemple, le perçage laser, en raison de sa précision, est couramment utilisé pour les substrats en verre. Une couche de placage autocatalytique métallise ensuite les vias. Nous pouvons ensuite recouvrir le circuit imprimé transparent obtenu d'une couche de protection, comme un masque de soudure ou un revêtement conforme, pour protéger le circuit de l'environnement. D'autres finitions de surface, comme l'ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold), peuvent également être appliquées pour améliorer la soudabilité et protéger le cuivre.

Principaux défis pour la production de circuits imprimés en verre

La fabrication de circuits imprimés en verre implique plusieurs obstacles techniques et logistiques en raison du caractère unique Propriétés du verre et procédés spécifiques requis. Voici les principaux défis auxquels sont confrontés les fabricants lors de la production de circuits imprimés en verre :

● Les circuits imprimés en verre sont naturellement cassants ; ils peuvent facilement se casser ou se briser lors de leur manipulation, de leur assemblage ou de leur fabrication.

● Le perçage, la découpe ou le laminage présentent un risque de rupture plus élevé. Il est donc nécessaire d'utiliser un équipement spécialisé, comme des forets diamantés ou des machines de découpe de précision.

● Le verre est plus dur et plus cassant que les matériaux plus conventionnels, ce qui rend plus difficile le perçage de trous ou l'usinage de vias dans les substrats en verre.

● Grâce à la surface lisse et non poreuse du verre, une forte adhérence est obtenue entre les substrat de verre et les couches conductrices peuvent être difficiles.

PCB en verre vs PCB transparent

Bien que les termes « PCB en verre » et « PCB transparent » soient souvent utilisés de manière interchangeable, ils diffèrent par leurs matériaux, leurs propriétés et leurs applications. Voici une comparaison détaillée mettant en évidence leurs différences et leurs similitudes :

Conclusion

Les circuits imprimés en verre représentent une avancée technologique majeure dans l'industrie électronique. Leurs propriétés exceptionnelles, telles qu'une stabilité thermique élevée, une isolation électrique supérieure et une transparence accrue, les rendent indispensables pour des applications avancées dans l'aérospatiale, les dispositifs médicaux et l'optoélectronique. Alors, allez-vous également opter pour les circuits imprimés en verre ou conserver les mêmes circuits imprimés traditionnels ?