PCB en téflon

Qu'est-ce qu'un PCB en téflon ?

Connaissez-vous le "Téflon" ? Il s'agit en fait du nom de marque du polytétrafluoroéthylène (PTFE). Le circuit imprimé en Téflon dont nous parlons est une carte de circuit fabriquée à partir de ce matériau. Ce type de carte offre des performances exceptionnelles, notamment dans les applications haute fréquence, telles que les systèmes radar et les systèmes radiofréquence, qui exigent une grande qualité de transmission des signaux. Elle convient particulièrement bien à ces usages. Cela s'explique principalement par les caractéristiques propres au matériau PTFE : d'une part, sa caractéristique principale est l'"inertie" de sa surface - elle ne colle à rien, ses propriétés chimiques sont particulièrement stables, et il ne réagit pas avec d'autres substances, ce qui lui confère une forte résistance à la corrosion ; d'autre part, ses excellentes propriétés électriques permettent de maintenir la stabilité des signaux haute fréquence pendant leur transmission, ce qui explique qu'il soit largement utilisé dans les équipements électroniques haut de gamme tels que les radars et les équipements radiofréquence, qui exigent une grande qualité des signaux.

Avantages principaux de performance du circuit imprimé en téflon

1. Performance stable dans des environnements extrêmes

• Excellente stabilité chimique : le PTFE présente une résistance exceptionnelle à la corrosion chimique. Son intégrité structurelle et fonctionnelle peut être préservée lorsqu'il est exposé à diverses substances corrosives, telles que des acides, des bases, des solvants industriels, des huiles et des lubrifiants. Si votre équipement doit fonctionner dans un environnement « à risque élevé » tel qu'une usine chimique ou un laboratoire, il est judicieux de le choisir, sans craindre que le matériau ne soit corrodé.
  
• Excellente résistance à la chaleur et aux basses températures : les cartes de circuits en PTFE offrent de bonnes performances sur une très large plage de températures. Contrairement aux matériaux classiques qui deviennent cassants et se fissurent à des températures extrêmement basses, le PTFE peut conserver une ductilité de 5 % même dans des conditions de grand froid telles que -196°C (proche de la température de l'azote liquide) ; quant aux températures élevées, elles peuvent atteindre 315°C, ce qui permet de l'utiliser dans des fours industriels et des équipements de réaction à haute température.
  
• Résistance extrêmement élevée aux intempéries : elle n'a pas peur du vent, du soleil, de l'humidité élevée et du sel (comme les équipements en bord de mer). Même après huit à dix ans d'utilisation, ses performances se dégradent à peine.
  

2. « Premier de la classe » en transmission de signaux haute fréquence

Pour les appareils électroniques, la « qualité » et la « vitesse » de la transmission des signaux sont essentielles. Les circuits imprimés en téflon (PCB) sont excellents sur ces deux aspects :

• Faible constante diélectrique (environ 2,0) : en termes simples, la constante diélectrique agit comme une « résistance » au passage du signal. Plus cette valeur est faible, plus le signal circule rapidement. La constante diélectrique des matériaux FR-4 ordinaires est supérieure à 4,2, tandis que celle du téflon est de 2,0, ce qui est très faible parmi les matériaux haute fréquence, le rendant particulièrement adapté aux applications nécessitant des signaux à grande vitesse.
  
• Pertes diélectriques ultra-faibles : La perte diélectrique peut être comprise comme « l'énergie perdue par le signal pendant sa transmission ». Plus cette valeur est faible, moins l'atténuation du signal est importante. La perte diélectrique du téflon est presque négligeable, c'est pourquoi il est utilisé dans des équipements tels que les radars et les stations de base 5G, permettant au signal d'être puissant et stable sans « perte de paquets ».
  
• Isolation complète : Il possède une tension de claquage élevée et une résistance volumique importante. Même dans un environnement haute tension, il n'y aura pas de fuite ou de court-circuit, ce qui le rend très sûr.
  

3. Avantages au niveau des détails

• Propriétés antiadhésives : La tension superficielle est très faible, la poussière et les taches d'huile adhèrent difficilement à sa surface, ce qui le rend très facile à nettoyer et réduit les coûts d'entretien.
  
• Résistance à l'humidité : Le taux d'absorption d'eau est extrêmement faible, même dans un environnement humide (comme la saison des pluies dans le sud ou les équipements souterrains), ses performances ne sont pas affectées par l'humidité, garantissant ainsi une grande stabilité.

Pourquoi la fabrication de circuits imprimés en téflon est-elle si « exigeante » ?

Malgré les excellentes propriétés du matériau PTFE, sa transformation en carte de circuit fiable nécessite un processus de fabrication spécialisé, très différent de celui utilisé pour les laminés FR4 standards :

1. Traitement de surface :

Le substrat en téflon est particulièrement mou, sa surface est lisse et inerte, ce qui n'est pas favorable à l'adhérence de la couche de cuivre. Si l'on nettoyait la surface comme pour les cartes ordinaires à l'aide d'une brosse, on risquerait facilement de la rayer. Il est donc indispensable d'utiliser des procédés spécifiques de traitement de surface, tels que l'attaque au naphtalène sodique ou l'activation de surface par plasma, afin d'activer la surface et de créer des points de liaison chimique solides pour la métallisation ultérieure.

2. Perçage :

Les forets ordinaires ont tendance à provoquer des étirements et des bavures lors du perçage du téflon. Nous devons donc utiliser des forets neufs dotés d'une grande puissance de coupe, et percer lentement. En outre, des charges céramiques sont souvent ajoutées au matériau pour améliorer sa facilité de perçage ainsi que la stabilité dimensionnelle du laminé.

3. Cuivrage électrolytique :

Le matériau en téflon pur présente un coefficient de dilatation thermique relativement élevé dans la direction d'épaisseur (axe Z), ce qui le rend sensible à l'élongation et au retrait lorsque la température varie. Par conséquent, la paroi du trou métallique doit être recouverte d'une couche de cuivre possédant une résistance élevée à la traction, comme si l'on ajoutait un « ferraillage » à la paroi du trou. Sans cela, le plot peut se détacher et le via risque de se fissurer.

4. Traitement du masque à souder :

Après le gravage, le traitement du masque à souder doit être effectué dans les 12 heures — cela est dû au fait que la surface du téflon s'oxyde facilement si elle reste exposée trop longtemps. Avant le traitement, il est impératif de bien sécher la surface afin d'éliminer l'humidité, faute de quoi le masque à souder risque de former des bulles, affectant ainsi l'utilisation ultérieure.

5. Stockage et pressage :

• Lors du stockage, il doit être placé dans un environnement à température ambiante et à l'abri de la lumière directe du soleil, sans quoi la surface peut s'oxyder ou se contaminer facilement ;
  
• Lors du pressage, le substrat en téflon pur n'a pas besoin d'être oxydé au préalable et peut être directement pressé avec la feuille de cuivre sous haute pression ; toutefois, s'il s'agit d'un matériau composite composé de téflon et de FR-4, une oxydation préalable est nécessaire, faute de quoi les couches risquent de se décoller facilement.

En choisissant un circuit imprimé en téflon, vous bénéficiez des avantages suivants :

1. Transmission de signal « sans aucune interférence » : faible constante diélectrique + faible perte, les signaux haute fréquence se propagent rapidement et de manière stable, particulièrement adaptés aux équipements sensibles aux signaux tels que les radars et les systèmes RF ;

2. Adaptabilité environnementale « sans court-circuit » : résiste à toutes sortes d'environnements extrêmes, qu'il s'agisse d'un froid extrême, d'une forte chaleur, de corrosion chimique ou d'humidité, évitant ainsi les fréquentes opérations de maintenance ;

3. Durée de vie largement supérieure à celle des cartes de circuits ordinaires : résistance élevée aux intempéries, matériau peu sujet au vieillissement, un investissement unique peut remplacer plusieurs années de circuits classiques, ce qui est plus rentable à long terme.

Le PCB en téflon présente également les inconvénients suivants :

1. Il est difficile à usiner et nécessite des équipements spéciaux ainsi qu'une expérience particulière, ce qui rend son coût plus élevé que celui des cartes classiques en FR-4 ;

2. Le coefficient de dilatation thermique doit être pris en compte lors de la conception, faute de quoi des problèmes tels que des fissures dans les trous métalliques peuvent survenir facilement ;
Les exigences techniques sont élevées pour les fabricants, et tous ne sont pas capables de le faire correctement.

Pourquoi choisir LHD pour vos PCB en téflon ?

Nous fabriquons des PCB depuis plus de 20 ans, et nous avons accumulé plusieurs centaines d'expériences pratiques spécifiquement sur les PCB en téflon. Que ce soit pour la réalisation de prototypes ou pour une production en série, nous sommes en mesure de gérer parfaitement chaque étape :

1. Contrôle qualité rigoureux : De l'évaluation de la fabricabilité (DFM) en phase de conception jusqu'aux tests électriques (E-test), à l'inspection optique automatique (AOI), et à l'inspection aux rayons X pour les BGA pendant la production, chaque étape est indispensable afin d'assurer un défaut zéro sur les cartes expédiées depuis l'usine ;
2. Aucune quantité minimale de commande : Même si vous avez seulement besoin de quelques échantillons pour des tests, nous l'accepterons et vous fournirons gratuitement un devis ;
3. Qualifications complètes : Certification du système de gestion de la qualité ISO9001 et certification de sécurité UL obtenues, la totalité du processus, de la matière première à la production, est garantie.

Si votre appareil a besoin d'un circuit imprimé stable à haute fréquence et résistant aux environnements extrêmes, pourquoi ne pas nous faire part de vos besoins - nous pouvons vous recommander la solution de circuit imprimé en téflon la plus adaptée en fonction de votre scénario spécifique, afin de vous aider à optimiser les performances de votre équipement.