Guide d'isolation des PCB

2024-01-04

  Lorsque le courant circule à travers un PCB ou un circuit imprimé, il génère de la chaleur. Sans isolation adéquate, cette chaleur peut causer de graves problèmes au PCB.

 

Pourquoi les PCB ont-ils besoin d’isolation ?


  Pour comprendre l’isolation des PCB, il est crucial de comprendre ce qu’est un PCB.


PCB


  Un PCB, ou carte de circuit imprimé, est un carré vert (ou d'une autre couleur) avec des traces de cuivre dessus. On les retrouve dans presque tous les appareils électroniques ! Les circuits imprimés assurent le bon fonctionnement des appareils électroniques, ce qui en fait un élément essentiel mais souvent invisible de la vie quotidienne.  

       

  L'électricité est hautement fonctionnelle pour les PCB. Les PCB contiennent des fils de cuivre imprimés, ils conduisent donc naturellement l’électricité. Cependant, si les composants électriques ne sont pas encapsulés dans des boîtiers non conducteurs ou deviennent trop chauds, un danger peut en résulter. Les PCB doivent être isolés pour empêcher la corrosion des éléments en cuivre et réduire les contacts accidentels avec des matériaux conducteurs. Une bonne isolation peut aider à empêcher la surchauffe ou l’explosion des PCB.


  Il existe plusieurs façons d'isoler les PCB. Il existe plusieurs matériaux d'isolation courants, mais le type exact d'isolation dépend généralement de l'application pour laquelle le PCB est conçu.

 

Matériaux d'isolation des PCB

  Les matériaux d'isolation courants pour PCB prennent généralement la forme de substrats non conducteurs qui peuvent être fusionnés en plusieurs couches pour permettre au courant de circuler correctement dans toute la carte de circuit imprimé. Les PCB plus simples peuvent être simple face ou monocouche. Les PCB complexes (tels que ceux utilisés pour les communications numériques à haut débit) peuvent contenir plus de vingt couches.


  Un calculateur d'isolation de PCB peut vous aider à déterminer la ligne de fuite et le dégagement électrique, qui seront des facteurs décisifs pour le type et la quantité exacts de matériau isolant. La ligne de fuite est la distance la plus courte entre les pièces conductrices, tandis que le jeu fait référence aux éléments séparés par l'air plutôt que par le substrat. Comprendre la ligne de fuite et le dégagement électrique est essentiel pour calculer l'isolation des PCB.


  Les entreprises de fabrication de PCB peuvent choisir parmi plusieurs matériaux différents pour l'isolation, allant des plastiques bon marché comme le FR-2 aux métaux robustes et durables comme l'aluminium. Le matériau utilisé pour l'isolation des PCB dépend généralement de l'utilisation prévue. Par exemple, les PCB des jouets électroniques bon marché ne nécessiteront pas le même type d’isolation que ceux des satellites artificiels.


  Pour mieux comprendre les matériaux d'isolation des PCB et les formes d'isolation, explorons les cinq formes les plus courantes de matériaux d'isolation des PCB.

 

FR-2

  FR-2 est une option de stratifié ignifuge de faible qualité. Il s'agit d'un matériau composite composé de papier et de résine phénolique, ce qui le rend à la fois léger et durable. Les circuits imprimés simple face utilisent généralement ce matériau. FR-2 est sans halogène, non hydrophobe et facile à poinçonner ou à fraiser. Le FR-2 est l'une des options les moins chères pour l'isolation des PCB et constitue un choix courant pour les entreprises produisant des produits électroniques grand public jetables.

 

FR-4

  FR-4 est une option de stratifié ignifuge de haute qualité. Il s'agit d'un matériau composite constitué de tissu en fibre de verre et est généralement utilisé dans la fabrication de PCB double face et multicouches. Le FR-4 peut résister à des températures et à une pression physique plus élevées que le FR-2. C’est également un matériau économique, ce qui en fait un choix populaire auprès des fabricants d’électronique grand public haut de gamme. La vitesse de traitement mécanique du FR-4 n'est pas rapide et nécessite un fraisage, un poinçonnage ou un usinage avec des outils en carbure de tungstène.


Feuille FR4

RF

  Les substrats RF sont conçus pour permettre aux PCB de fonctionner dans des applications impliquant des RF et des micro-ondes de haute puissance. Les substrats RF sont les plus couramment utilisés dans les installations électroniques militaires, aéronautiques et aérospatiales. Notez cependant que certains produits électroniques grand public contiennent ce type de substrat. Les plastiques qui composent les substrats RF typiques ne produisent pas beaucoup d’isolation, mais fonctionnent bien lorsqu’ils sont chargés de générer des courants importants. Les PCB RF et micro-ondes n'ont généralement qu'une ou deux couches.

 

Sources

  Bien que la plupart des circuits imprimés soient plats et rigides, il existe encore des circuits imprimés innovants qui peuvent se plier dans presque toutes les directions sans se casser. Les circuits flexibles nécessitent une forme d’isolation similaire mais unique. Les circuits flexibles sont généralement protégés à l'aide de sprays isolants pour PCB, et le film plastique est également un choix populaire. Les circuits flexibles nécessitent des revêtements isolants minces mais robustes pour pouvoir se déplacer librement et s'insérer dans des espaces étroits.

 

Métal

  Choisir le métal comme isolant peut paraître étrange. Les métaux sont généralement conducteurs et une conductivité accidentelle peut provoquer des défauts, des incendies ou une fonte des PCB. Cependant, dans certaines situations, les PCB avec substrats métalliques peuvent être avantageux. Le métal est un excellent conducteur de chaleur et peut résister à des courants importants sans se fracturer ni brûler. Les PCB installés dans des appareils consommateurs d'énergie peuvent nécessiter des substrats métalliques pour fonctionner efficacement.

 

Impact de l'industrie

  Pour éviter que les PCB ne surchauffent, ne prennent feu ou n’explosent, ils doivent être correctement isolés. Le type de matériau isolant correspond au type d'utilisation prévue par le PCB.


  Les PCB électroniques généraux conviennent à l'utilisation de substrats FR-2 ou FR-4 plus simples et plus économiques. Les substrats RF sont mieux adaptés aux applications impliquant des RF de haute puissance.


  Les substrats flexibles comme les plastiques sont idéaux pour répondre aux besoins d'isolation des circuits imprimés flexibles. Les métaux peuvent garder les composants électroniques de puissance au frais tout en conservant une excellente conductivité thermique.

Envoyer