Qu'est-ce que le coefficient de dilatation ?
Le coefficient de dilatation, également appelé coefficient de dilatation thermique (CTE), désigne la vitesse à laquelle un matériau se dilate ou se contracte lorsqu'il est soumis à des changements de température. Dans le contexte de l'industrie des circuits imprimés, il se rapporte spécifiquement à la dilatation d'un matériau de circuit imprimé lorsqu'il chauffe.
Le CTE est généralement exprimé en parties par million (ppm) pour chaque degré Celsius auquel le matériau est chauffé. Il s'agit d'une propriété importante à prendre en compte dans la conception et la fabrication des circuits imprimés, car elle peut avoir une incidence sur la fiabilité et les performances de la carte. Le CTE d'un substrat de PCB est généralement plus élevé que celui du cuivre. Cette différence entre le substrat et le cuivre peut entraîner des problèmes d'interconnexion lorsque le circuit imprimé est chauffé. Il est donc essentiel de comprendre et de gérer l'ECU des matériaux utilisés dans la fabrication des circuits imprimés.
Le CET d'un matériau de circuit imprimé est influencé par divers facteurs, notamment la composition et la structure du matériau. Le long des axes X et Y (directions horizontales), le coefficient de dilatation est généralement faible, de l'ordre de 10 à 20 ppm par degré Celsius, en raison de la présence de verre tissé qui contraint le matériau dans ces directions. Toutefois, dans la direction Z (direction verticale), le matériau doit pouvoir se dilater pour tenir compte de la dilatation thermique, de sorte qu'un faible CDT le long de l'axe Z est souhaitable. Il est recommandé de viser un CDT inférieur à 70 ppm par degré Celsius le long de l'axe Z.
La température de transition vitreuse (Tg) est un point critique sur la courbe de l'ETR. C'est la température à laquelle le comportement du matériau change, et si la température dépasse la Tg, le substrat se ramollit et ne se dilate plus. Il est important de tenir compte de la Tg du matériau du circuit imprimé par rapport à son CET.
Questions fréquemment posées
Qu'est-ce que le coefficient de dilatation ?
Le coefficient de dilatation est le rapport entre la variation de la longueur, de la surface ou du volume d'un objet par degré d'augmentation de la température et sa longueur, sa surface ou son volume d'origine à une température spécifique, généralement 0°C, tout en maintenant une pression constante. Il est également connu sous le nom d'expansivité.
Quel est le coefficient de dilatation thermique des circuits imprimés en FR4 ?
Le PCB FR4 a un coefficient de dilatation thermique (CTE) compris entre 17 et 19ppm/C. Ce CTE est adapté aux boîtiers organiques. Ce CTE convient aux boîtiers organiques. Toutefois, à mesure que l'industrie progresse, la demande de boîtiers à faible CTE s'accroît. Il est donc nécessaire de disposer d'un circuit imprimé capable d'ajuster son CTE pour s'adapter aux boîtiers en céramique ou même aux composants DDA/flip chip.
Quelles sont les valeurs typiques de l'ECU ?
En général, les valeurs du coefficient de dilatation thermique (CDT) des métaux se situent entre celles des céramiques (valeurs inférieures) et des polymères (valeurs supérieures). Il est courant que les métaux et les alliages aient des valeurs de coefficient de dilatation thermique comprises entre 10 et 30×10-6/K (5,5 à 16,5×10-6/°F).
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