Qu'est-ce que le coefficient de dilatation thermique (CDT) ?

Qu'est-ce que le coefficient de dilatation thermique (CDT) ?

Le coefficient de dilatation thermique (CTE) est un paramètre qui quantifie la vitesse à laquelle un matériau de circuit imprimé se dilate ou se contracte lorsqu'il est exposé à des changements de température. Il est généralement mesuré en parties par million par degré Celsius (ppm/°C). Le CTE est important car il a un impact sur la fiabilité et les performances de la carte.

Lorsqu'un matériau de circuit imprimé est soumis à des variations de température, il subit une dilatation ou une contraction en raison de l'augmentation ou de la diminution de l'énergie thermique. La valeur CTE représente la quantité de changement dimensionnel qui se produit par degré Celsius de variation de température. Une valeur CTE élevée indique que le matériau se dilate ou se contracte de manière plus significative avec les fluctuations de température.

Il est essentiel de prendre en compte les valeurs de CET des différents matériaux utilisés dans la construction des circuits imprimés. Par exemple, le CDT du matériau du substrat, tel que le FR-4, est généralement plus élevé que celui du cuivre, qui est généralement utilisé pour les traces conductrices. Cette inadéquation entre le substrat et le cuivre peut entraîner des tensions et des déformations sur la carte de circuit imprimé pendant les cycles de température, ce qui peut entraîner des problèmes de fiabilité tels que la délamination ou la fissuration.

Les valeurs CTE peuvent varier en fonction de la direction de l'expansion. Le long des axes X et Y, qui représentent les directions horizontales de la carte de circuit imprimé, les valeurs d'ERC sont généralement faibles en raison de la présence d'un renfort en verre tissé qui limite l'expansion du matériau. Toutefois, dans l'axe Z, qui est perpendiculaire à la surface du circuit imprimé, le matériau peut se dilater ou se contracter librement. Il est donc essentiel de minimiser l'ECU le long de l'axe Z afin de réduire la dilatation et la contraction du circuit imprimé dans cette direction. Idéalement, un CTE inférieur à 70 ppm/°C est recommandé le long de l'axe Z.

Un autre aspect critique est la température de transition vitreuse (Tg). La Tg est la température à laquelle le matériau passe d'un état rigide à un état plus souple. Le dépassement de la Tg peut entraîner des modifications dimensionnelles et des problèmes de fiabilité potentiels. Il est donc essentiel de tenir compte de la Tg lors de la conception et de la fabrication des circuits imprimés.