PCB sans halogène

Qu'est-ce qu'une carte de circuit sans halogène ?

Une carte de circuit sans halogène est une carte de circuit qui n'utilise pas d'éléments halogènes dans le processus de fabrication.

Les éléments halogènes incluent :

• Fluor (F),
• Chlore (Cl),
• Brome (Br),
• Iode (I),
• Astate (At).

Les PCB ordinaires utilisent souvent des matériaux contenant des halogènes, tels que les retardateurs de flamme bromés (BFRs), afin de prévenir les incendies. Cependant, les halogènes produisent des gaz toxiques (tels que le chlorure d'hydrogène et les dioxines) à haute température ou lorsqu'ils brûlent, ce qui est nocif pour la santé et l'environnement. C'est pourquoi de nombreuses industries ont commencé à utiliser des matériaux sans halogènes pour fabriquer des PCB.

Plus respectueux de l'environnement :

• Toxicité réduite : Réduction des émissions de gaz toxiques, les PCB sans halogènes diminuent les dangers liés aux déchets électroniques
• Plus faciles à recycler : Les matériaux sans halogènes sont plus faciles à recycler.
• Conformité aux réglementations : Conformes aux réglementations environnementales telles que RoHS

Aspects techniques :

• Meilleure stabilité thermique : Les PCB sans halogènes présentent généralement une meilleure stabilité thermique et conviennent aux environnements à haute température.
• Meilleures performances électriques : Avec une constante diélectrique et un facteur de perte plus faibles, ils conviennent à la transmission de signaux haute fréquence.
• Excellentes propriétés mécaniques : Les matériaux sans halogène utilisés offrent généralement une meilleure résistance mécanique et une grande fiabilité.

Types et caractéristiques des PCB sans halogène

En fonction des matériaux, des structures et des utilisations, les types courants sont les suivants :

1. PCB FR-4 sans halogène

Type le plus courant, utilisant un substrat en résine époxy renforcé de fibre de verre, mais ne contenant pas de retardateurs de flamme halogénés.
• Composition du matériau : substrat en résine époxy renforcé de fibre de verre, ne contenant pas de retardateurs de flamme halogénés, utilisant du phosphore ou de l'azote comme agent ignifuge.
• Propriétés thermiques : température de transition vitreuse (Tg) d'environ 150°C à 180°C.
• Propriétés électriques : bonnes propriétés électriques et utilisations variées.

2. PCB à haute température de transition vitreuse (Tg) sans halogène

Adapté pour les environnements à haute température, la température de transition vitreuse (Tg) est supérieure à celle des PCB FR4 ordinaires.
• Composition du matériau : résine époxy sans halogène à haut point de transition vitreuse (Tg).
• Propriétés thermiques : Tg compris entre 170 °C et 260 °C.
• Propriétés électriques : faible constante diélectrique et faible facteur de dissipation, adaptées aux applications haute fréquence.

3. Carte de circuit imprimé (PCB) en polyimide (PI) sans halogène

Excellente stabilité thermique et résistance mécanique, adaptée aux environnements difficiles.
• Composition du matériau : résine polyimide sans halogène.
• Performance thermique : Tg supérieur à 200 °C, température de fonctionnement continue pouvant atteindre 260 °C.
• Propriétés mécaniques : Résistance mécanique élevée, très stable.

4. Carte de circuit flexible (PCB) sans halogène

Adaptée aux installations nécessitant des plis.
• Composition matérielle : film polyimide ou polyester sans halogène.
• Performance thermique : bonne performance thermique, résistant à la flexion dynamique.
• Propriétés mécaniques : flexible et durable.

5. PCB haute fréquence sans halogène

Conçu pour les circuits haute fréquence.
• Composition matérielle : utilisation de substrat en PTFE ou chargé de céramique.
• Performance thermique : excellente stabilité thermique (légèrement inférieure à celle du matériau PI).
• Performance électrique : constante diélectrique et facteur de dissipation très faibles, intégrité du signal excellente.

6. PCB métallique sans halogène (MCPCB)

Utilisé pour améliorer l'évacuation de la chaleur, les matériaux sans halogène sont utilisés dans la couche diélectrique.
• Composition matériaux : Âme en aluminium/cuivre + couche isolante sans halogène.
• Performance thermique : Bonne conductivité thermique, adaptée aux applications nécessitant une forte dissipation de chaleur.
• Propriétés mécaniques : Structure solide et fiable.

7. Carte PCB HDI sans halogène (carte à interconnexions haute densité)

Grande densité de lignes, utilisant des procédés avancés tels que micro-vias et vias enterrés.
• Composition matériaux : Matériaux sans halogène à hautes performances (bonnes performances électriques et thermiques).
• Performance thermique : Adaptée aux applications à haute densité et à fort taux de chaleur.
• Performance électrique : Faible constante diélectrique et faibles pertes, bonne intégrité du signal.

Défis des PCB sans halogène

Bien que les PCB sans halogène soient de plus en plus utilisés dans des produits médicaux, des dispositifs portables et d'autres produits en contact direct avec les personnes, ils font néanmoins face à des défis

• Coût plus élevé :

  Les retardateurs de flamme respectueux de l'environnement sont plus coûteux que les retardateurs de flamme halogénés, entraînant une augmentation des coûts des circuits imprimés.
  La production doit être adaptée (stockage, traitement, équipement), ce qui augmente les coûts d'exploitation.

• Défis liés aux performances :

  Obtenir une résistance au feu aussi efficace que celle des retardateurs de flamme halogénés nécessite de nombreux tests.
  Les nouveaux matériaux doivent remplacer les matériaux traditionnels sans nuire aux performances mécaniques et électriques, ce qui constitue un équilibre difficile à atteindre.

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