Les cartes de circuits imprimés (CCI) constituent l’élément central de pratiquement toutes les applications électroniques. Améliorer leurs performances et leur fiabilité est essentiel pour les projets de CCI personnalisés, dans lesquels des empreintes plus petites et une amélioration de la maintenabilité entraînent une meilleure fonctionnalité. Cependant, assurer la longévité et des performances constantes dans différentes conditions nécessite une analyse détaillée.

L’analyse thermique est un outil important pour le développement des CCI, qui nous permet de comprendre le comportement des matériaux à différentes températures et d’assurer leur stabilité. Plus particulièrement dans le contexte des CCI, l’analyse thermique s’avère indispensable pour évaluer les propriétés de durcissement des revêtements et des adhésifs, qui sont essentiels pour la protection contre la pénétration de l’humidité, qui peut engendrer une corrosion et une dégradation du circuit imprimé.

En outre, l’analyse thermique offre une approche quantitative qui permet de comparer les performances de différents revêtements et d’évaluer le degré de durcissement des matériaux des CCI, améliorant l’efficacité de la fabrication. Elle facilite également les comparaisons des performances des feuilletages et des adhésifs à différentes plages de températures, ce qui limite le risque de défaillance du produit due à la chaleur et aux contraintes. Enfin, l’analyse thermique favorise le recyclage des produits en fin de vie, par exemple en étudiant les matériaux composites élaborés à partir des déchets de CCI¹.

Nous explorerons ici cinq techniques principales d’analyse thermique spécifiquement adaptées à l’évaluation des CCI, en éclairant leurs rôles essentiels dans l’amélioration des performances et de la fiabilité des produits.

Que vous travailliez dans le développement précoce des produits afin d’évaluer les feuilletages ou le degré de durcissement, ou que vous vous spécialisiez dans les étapes tardives du produit afin d’évaluer la stabilité du produit final, ces cinq techniques et ces cinq instruments d’analyse thermique peuvent simplifier votre flux de travail. Vous trouverez ci-dessous cinq techniques principales d’analyse technique pour les CCI :

Analyse thermomécanique (TMA)

L’analyse thermomécanique (TMA) est parfaitement adaptée à l’observation du comportement des matériaux aux alentours de la température de transition vitreuse. Dans la recherche, les dispositifs de TMA de TA Instruments sont utilisés pour étudier les changements de la transition vitreuse des résines de CCI et relier ces changements aux finitions de surface et au choc thermique².

Dans une étude, un dispositif de TMA de TA Instruments a été utilisé pour analyser comment des modifications chimiques d’une résine adhésive non conductrice exerçaient un impact sur ses propriétés thermiques relatives à la dispersion du matériau de remplissage². Ce processus comportait l’analyse des propriétés d’expansion à la chaleur du matériau, puis l’utilisation de ces données pour calculer les coefficients d’expansion thermique et suivre les changements de la transition vitreuse. Cette évaluation a permis de déterminer dans quelle mesure le matériau en question était adapté à des plages de températures spécifiques, et si elles étaient susceptibles de provoquer des contraintes indésirables sur une CCI à cause d’une expansion excessive.

Analyse thermogravimétrique (TGA)

L’analyse thermogravimétrique (TGA) mesure la masse d’un échantillon par rapport au temps au fur et à mesure que la température change. L’une des applications principales de la TGA est l’évaluation de la stabilité thermique des matériaux. Dans une étude, une équipe de recherches a utilisé un dispositif de TGA de TA pour examiner la stabilité thermique de films de polyimide intrinsèquement noirs. Les films de polyimide sont connus pour leur stabilité environnementale exceptionnelle, et trouvent une utilisation dans les cartes de circuits imprimés flexibles. L’objectif de l’équipe de recherche était de vérifier que leur processus de production de films de polyimide intrinsèquement noirs n’avait pas d’impact négatif sur la stabilité thermique élevée classiquement observée dans les films de polyimide standards⁴. Cette investigation constitue un exemple de l’efficacité de la TGA pour évaluer les caractéristiques thermiques des matériaux, un facteur essentiel dans le développement des CCI.

Calorimétrie différentielle à balayage (DSC)

L’calorimétrie différentielle à balayage (DSC) est une technique idéale pour mesurer le comportement de durcissement, que ce processus de durcissement comporte un chauffage ou une exposition à la lumière. La DSC mesure la chaleur nécessaire pour augmenter la température de l’échantillon, et constitue une méthode efficace pour caractériser les propriétés telles que la chaleur latente des transitions, les températures de transition du matériau et la capacité calorifique.

Analyse mécanique dynamique (DMA)

L’analyse mécanique dynamique (DMA) permet de déterminer comment la réponse d’un matériau change en fonction des forces et des températures appliquées. L’une de ces applications est d’observer comment la réponse du matériau change avec une charge et la préparation des CCI. Cette analyse peut également être associée à une augmentation des températures pour mieux comprendre comment une CCI répond à des processus tels qu’une soudure⁵.

Diffusivité thermique par la méthode flash (diffusivité flash)

La diffusivité flash est une méthode extrêmement pratique dans les expérimentations, souvent utilisée pour mesurer la diffusivité thermique et la conductivité thermique. Dans cette technique, un flash de lumière intense, le plus souvent généré par laser ou une source xénon, est utilisé pour délivrer une chaleur pulsée. Ensuite, la diffusion de cette énergie calorifique à travers le matériau est quantifiée en utilisant un détecteur, généralement un capteur infrarouge. La conductivité thermique du matériau peut être calculée à partir de ces données.

La diffusivité flash permet des mesures précises du transport de chaleur et la caractérisation des CCI. Elle a été employée par une équipe de recherche pour étudier les propriétés thermiques d’un alliage nickel-titane, utilisé comme matériau de changement de phase pour améliorer la gestion thermique des composants électroniques à haute puissance⁶.

Les méthodes d’analyse thermique peuvent être utiles dans toutes les étapes du développement des CCI, de la phase du prototype jusqu’au produit final. Toutes les études mentionnées ci-dessus ont utilisé des équipements d’analyse thermique à la pointe de l’industrie de TA Instruments.

Les professionnels de l’industrie placent souvent leur confiance dans les équipements de TA Instruments en raison de leur fiabilité exceptionnelle, de la précision de leurs mesures et de leur fonctionnement pratique et efficace. Vous pouvez contacter des experts en électronique de TA Instruments pour savoir comment notre gamme de solutions d’analyse thermique des produits électroniques de pointe peut accélérer le développement de vos produits et vous aidez à fournir des produits de meilleure qualité à vos clients.