Capacité PCB céramique
Capacités de fabrication de PCB céramiques
APTPCB fabrique des circuits sur substrats Al₂O₃ et AlN par DPC, DBC ou LTCC. Comparez ici les limites de cuivre, pistes, vias, découpe, finitions et contrôle avant de soumettre votre dossier de devis.
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DPC, DBC ou LTCC : capacités et limites à comparer
DPC : à privilégier lorsque le routage fin, les vias métallisés ou remplis cuivre et une métallisation maîtrisée priment. La géométrie minimale dépend directement du cuivre fini.
DBC : adapté aux couches de cuivre épaisses, aux courants élevés et aux chemins thermiques courts. Les règles de gravure, l’équilibre du cuivre, la planéité et le contour deviennent alors déterminants.
LTCC : pertinent pour des structures cofrittées multicouches, des cavités ou des fonctions passives intégrées. Son empilage, son retrait au frittage et ses matériaux conducteurs suivent une revue distincte des constructions DPC ou DBC.
L’Al₂O₃ 96 % offre un compromis courant entre coût, isolation et propriétés thermiques. L’AlN vise les charges thermiques plus élevées. La conductivité, la constante diélectrique et le coefficient de dilatation doivent être confirmés sur la fiche du grade proposé, pas déduits du seul nom du matériau.
Données requises pour une revue DFM et un devis
Cette fiche sert à présélectionner une construction fabricable. Pour comparer matériaux, applications et compromis thermiques, consultez aussi la page fabrication de PCB céramiques.
Dossier de fabrication : grade et épaisseur du substrat ; DPC, DBC ou LTCC ; cuivre fini par face ; Gerber ou ODB++ ; plan coté avec tolérances ; table de perçage et vias ; finition ; zones de câblage par fil ; quantité et panelisation.
Critères de libération : tension et courant, pertes et objectifs thermiques, CTQ dimensionnels, exigences visuelles, netlist et couverture du test électrique, protocole d’essai spécial, documents de traçabilité et calendrier cible.
APTPCB confirme la fabricabilité et les contrôles inscrits au devis. Le client conserve la responsabilité de la validation électrique, thermique, réglementaire, d’assemblage et au niveau du système final.
Matrice de capacités PCB céramique
| N° | Catégorie | Spécification détaillée | Remarques |
|---|---|---|---|
| 1 | Matériaux céramiques de base | Alumine 96 % (Al₂O₃) Nitrure d’aluminium (AlN) | Le grade exact et sa fiche matière sont confirmés au devis. |
| 2 | Conductivité thermique | Al₂O₃ 96 % : 20–27 W/(m·K) AlN : 180–220 W/(m·K) | Plages nominales indicatives ; la valeur contractuelle dépend du grade et de la fiche fournisseur. |
| 3 | Taille du substrat (max) | 114 × 114 mm, 120 × 120 mm, 140 × 130 mm, jusqu’à 190 × 140 mm | Le format maximal n’est pas automatiquement compatible avec les géométries les plus fines. |
| 4 | Épaisseur matériau | 0,20 ; 0,25 ; 0,30 ; 0,38 ; 0,50 ; 0,635 ; 0,80 ; 1,00 ; 1,20 ; 1,50 mm | Disponibilité à confirmer par matériau et format. |
| 5 | Technologies de production | DPC (Direct Plated Copper) DBC (Direct Bonded Copper) LTCC (Low-Temperature Co-fired Ceramic) | Les trois procédés répondent à des règles de conception différentes et ne sont pas interchangeables. |
| 6 | Couches | DPC / DBC : simple ou double face LTCC : multicouche sur revue d’empilage | Le nombre de couches LTCC est défini par la construction cofrittée. |
| 7 | Poids de cuivre (fini) | 0,5 / 0,5 à 10 / 10 oz selon la face et le procédé | Le DPC couvre les géométries fines ; le DBC est privilégié pour le cuivre épais. |
| 8 | Largeur/espacement min (DPC) | Cu 5–10 µm : 0,05 / 0,05 mm (2 / 2 mil) Cu 18 µm : 0,075 / 0,075 mm (3 / 3 mil) Cu 35 µm : 0,10 / 0,10 mm (4 / 4 mil) Cu 70 µm : 0,127 / 0,127 mm (5 / 5 mil) Cu 105 µm : 0,30 / 0,30 mm (12 / 12 mil) Cu 210 µm : 0,50 / 0,50 mm (20 / 20 mil) Cu 300 µm : 0,60 / 0,60 mm (24 / 24 mil) | Valeurs de présélection non cumulables ; confirmer avec le format, la finition et le rendement cible. |
| 9 | Diamètre de trou minimal | 0,06 mm (2,4 mil) | La technologie et le rapport épaisseur / diamètre sont confirmés par revue DFM. |
| 10 | Tolérance diamètre trou | ±20 % | À confirmer selon diamètre, méthode et métallisation. |
| 11 | Décalage de perçage | ±0,025 mm | Valeur de présélection ; dépend du repérage et de la séquence de procédé. |
| 12 | Tolérance fentes | L ≥ 2 × W : longueur ±0,05 mm, largeur ±0,025 mm L < 2 × W : longueur ±0,025 mm, largeur ±0,010 mm | Dimensions à indiquer sur le plan mécanique. |
| 13 | Capacités de perçage laser | 0,10 mm pour substrat 0,25 / 0,38 / 0,50 mm 0,15–0,20 mm pour 0,635 mm 0,20–0,35 mm pour 1,00 mm 0,40–0,50 mm pour 1,50 mm 0,50–0,60 mm pour 2,00 mm | Le substrat de 2,00 mm est hors plage standard et exige une revue spécifique. |
| 14 | Espacement trou à trou min | 0,15 mm, centre à centre | À vérifier avec le diamètre, le cuivre et le remplissage. |
| 15 | Via rempli cuivre (DPC) | Rapport d’aspect ≤ 5:1 ; épaisseur du substrat ≤ 0,635 mm | DPC uniquement ; critères de remplissage et de planarité à spécifier. |
| 16 | Distance contour extérieur à cuivre | 0,15–0,20 mm | À augmenter selon l’épaisseur de cuivre et le procédé de découpe. |
| 17 | Tolérance dimensions extérieures | ±0,05 mm ou mieux selon format | La tolérance finale dépend de la découpe, du format et de l’épaisseur. |
| 18 | Découpe / contour laser | Distance minimale entre lignes de coupe : 0,50 mm Tolérance d’épaisseur résiduelle : ±0,05 mm Tolérance de position : ±0,025 mm Tolérance entre lignes : ±0,025 mm Tolérance du contour laser : ±0,10 mm | Épaisseur maximale pour découpe laser : 3,0 mm ; profondeur de rainurage : ≤ 0,7 mm. |
| 19 | Épaisseur masque de soudure | 10–30 µm sur la surface de piste | À confirmer selon couleur, cuivre et nombre de passes. |
| 20 | Tolérance masque de soudure | ±0,05 mm | Alignement mesuré par rapport au cuivre. |
| 21 | Ouverture masque min (pad) | 0,15 mm | À valider avec le type de finition et le procédé d’assemblage. |
| 22 | Largeur de ligne masque min | Cu 1 oz : 0,05 mm Cu 2 oz : 0,075 mm Cu 3 oz : 0,10 mm Cu 4 oz : 0,125 mm | La largeur minimale augmente avec le relief du cuivre. |
| 23 | Largeur min sérigraphie (légende) | 0,15 mm | Lisibilité à valider sur l’épreuve de fabrication. |
| 24 | Distance sérigraphie à pad | 0,15 mm | Évite l’empiètement sur les surfaces à braser ou à câbler. |
| 25 | Diamètre min sérigraphie | 0,75 mm | Pour repères circulaires imprimés ; les fiduciels cuivre suivent le plan. |
| 26 | Espacement min sérigraphie | 0,15 mm | Espacement entre éléments de légende. |
| 27 | Finitions | OSP : 0,2–0,5 µm Argent chimique : ≥ 0,5 µm Étain chimique : 0,8–1,2 µm ENIG : Ni 3–8 µm, Au 0,03–0,30 µm ENEPIG : Ni 3–8 µm, Pd 0,05–0,10 µm, Au 0,05–0,10 µm | Pour le câblage par fil, préciser le fil, le procédé et le critère d’adhérence afin de sélectionner la finition. |
| 28 | Adhérence cuivre / céramique | Critère d’acceptation à définir selon DPC, DBC ou LTCC et l’épaisseur de cuivre | Rapport d’essai disponible lorsqu’une méthode et un échantillonnage sont inclus au devis. |
| 29 | Essais thermiques | Température, durée, nombre de cycles et critères d’acceptation à spécifier | Les essais sont réalisés sur coupon ou lot uniquement s’ils font partie du plan de contrôle convenu. |
| 30 | Soudabilité | Méthode et seuil à définir selon la finition et le procédé d’assemblage | Les besoins de brasage et de câblage par fil doivent être distingués dans le RFQ. |
| 31 | Planéité, cambrure et vrillage | Tolérance à convenir selon format, épaisseur, équilibre du cuivre et découpe | Indiquer les zones d’appui et la méthode de mesure sur le plan. |
| 32 | Référentiel d’acceptation | Classe, norme et caractéristiques critiques fournies par le client | L’applicabilité au procédé céramique est confirmée pendant la revue DFM. |
| 33 | Documents de qualification | Fiche et certificat matière, certificat de conformité, rapport dimensionnel et traçabilité selon RFQ | Les certificats de site applicables sont communiqués pendant la qualification fournisseur. |
| 34 | Test électrique | Sonde mobile ou test sur outillage selon volume, accès et netlist | La couverture est définie par la netlist, l’accès de test et le devis. |
Valeurs de présélection : elles ne sont pas toutes combinables. Le dossier DFM approuvé, la fiche matière et les critères inscrits au devis définissent l’engagement de fabrication.
Choisir le procédé selon la fonction du circuit
Un module de puissance à fort courant oriente généralement la revue vers le DBC et un cuivre épais. Un capteur, un boîtier RF ou un support de puce avec routage fin et vias métallisés oriente plutôt vers le DPC.
Le LTCC répond à une autre architecture : couches cofrittées, vias internes, cavités et éléments passifs intégrés. Il ne doit pas être choisi uniquement parce que le mot « multicouche » apparaît dans le cahier des charges.
Si une exigence dépasse la matrice, la revue d’ingénierie peut proposer un autre cuivre, un format réduit, une règle de routage différente, une panelisation adaptée ou un protocole d’essai dédié avant tout engagement de prix et de délai.
Preuves de libération et transfert du prototype à la série
Pour qualifier un prototype, définissez avant fabrication les caractéristiques critiques : grade du substrat, épaisseur de cuivre, dimensions, vias, finition, zones de câblage, planéité, netlist et essais spéciaux. Chaque critère doit avoir une méthode de mesure et un seuil d’acceptation.
Pour le passage en série, figez la construction approuvée, les révisions de fichiers, le fournisseur ou grade matière accepté, les coupons, l’échantillonnage, les rapports requis et les règles de dérogation. Cela évite qu’une valeur indicative du tableau soit interprétée comme une garantie indépendante du dossier.
Le dossier de libération peut inclure, selon le devis, certificat matière, certificat de conformité, relevé dimensionnel, résultat du test électrique et traçabilité du lot. Les validations de performance du produit assemblé restent menées par le client.
Questions fréquentes sur les PCB céramiques
Choix Al₂O₃ ou AlN, limites DPC, DBC et LTCC, dossier de devis, contrôles et documents de libération.
Quand choisir l’alumine Al₂O₃ ou le nitrure d’aluminium AlN ?
L’Al₂O₃ 96 % est généralement retenue pour son équilibre coût, isolation et stabilité. L’AlN est privilégié lorsque le modèle thermique exige une conductivité plus élevée. La valeur nominale dépend du grade ; demandez la fiche matière et le certificat associés au lot.
Comment choisir entre DPC, DBC et LTCC ?
Le DPC convient aux géométries fines et aux vias métallisés ou remplis ; le DBC aux couches de cuivre épaisses et aux courants élevés ; le LTCC aux structures multicouches cofrittées et fonctions intégrées. Le choix final dépend du cuivre, de la densité, du profil thermique et des critères de fiabilité.
Toutes les limites du tableau sont-elles combinables ?
Non. La largeur de piste, l’espacement, le diamètre des vias, la tolérance de contour et la finition dépendent notamment de l’épaisseur de cuivre, du format, du substrat et du volume. Seule la revue DFM du dossier complet confirme la configuration fabricable.
Quelles données faut-il fournir pour obtenir un devis exploitable ?
Fournissez le grade et l’épaisseur du substrat, le procédé visé, le cuivre fini par face, les Gerber ou ODB++, le plan mécanique, les vias, la finition, les besoins de câblage par fil, les objectifs thermiques et électriques, les critères d’inspection, la quantité et le calendrier cible.
Quels contrôles et documents peuvent accompagner le lot ?
Le contrôle visuel et dimensionnel ainsi que le test électrique selon netlist peuvent être définis au devis. Les essais d’adhérence, thermiques ou de soudabilité exigent un protocole et des critères d’acceptation convenus. Certificat matière, certificat de conformité, rapport dimensionnel et traçabilité sont à spécifier dans le RFQ.
Faites valider votre PCB céramique avant chiffrage
Envoyez le substrat, le procédé, le cuivre, les Gerber ou ODB++, le plan mécanique, la finition, les critères critiques et la quantité. L’équipe vérifie la fabricabilité et signale les écarts à résoudre avant devis.