Les circuits imprimés sont apparus il y a près de soixante ans, avec les premières radios. Les ingénieurs devaient alors résoudre un épineux problème : connecter les nombreux composants (résistances, bobines, condensateurs,
transistors, etc. ) de ces appareils radiophoniques entre eux. Ils ont donc fixé ces composants sur de petites plaquettes isolantes en bakélite et remplacé les fils d’interconnexion par un réseau de
‘ pistes ‘ de cuivre gravées sur la surface de la plaque. Depuis cette époque, les circuits imprimés ont évolué. Dès les années 1960, la bakélite a fait place à la résine époxy. Les besoins en
miniaturisation ont amené à concevoir des circuits comprenant de plus en plus de composants sur des espaces de plus en plus réduits. De simple face, les circuits ont évolué en double face (des pistes de cuivre sont déposées des deux côtés de la
plaque, selon des chemins différents). Puis en multicouches, dès la fin des années 1980, avec la technologie dite CMS (composants montés en surface). Ce procédé évite de percer la plaque pour fixer les éléments : il consiste à souder les
composants à la surface de la plaque et à relier les différentes couches par des rivets, appelés vias). On trouve aujourd’hui des circuits imprimés dans de nombreux appareils : éléments de chaînes hi-fi, téléviseurs, baladeurs, téléphones
mobiles, bien sûr, mais aussi appareils électroménagers, automobiles, imprimantes, etc. Et même dans nos ordinateurs, où ils se présentent sous différentes formes : les cartes mères, sur lesquelles sont soudés microprocesseur, circuits
intégrés, résistances, condensateurs, connecteurs, etc., les barrettes mémoire ou encore les cartes graphiques sont des circuits imprimés. Parmi les circuits imprimés les plus évolués, les calculateurs de vol des dernières générations de moteurs à
réaction comprennent plus d’une vingtaine de couches pour accueillir leurs composants. Constitués de polyimide souple, ils résistent à des écarts de température de plus de 160?’C et aux vibrations phénoménales suscitées par le décollage des
avions… alors que la largeur de leurs pistes de connexions ne dépasse pas 150 micromètres ! Une finesse étonnante, qu’on sait toutefois réduire jusqu’à trois fois quand le niveau de fiabilité des appareils n’est plus aussi critique.
C’est le cas, notamment, des circuits imprimés qu’on trouve sur les appareils photo numériques et les téléphones mobiles.
Des objectifs ambitieux exigeant de nouvelles techniques
Mais pour de nombreux spécialistes, il faudra encore pousser la miniaturisation plus loin, afin de répondre aux exigences des prochaines générations d’équipements électroniques comme les téléphones mobiles ou les consoles de jeux
multifonctions. La technique qui consiste à superposer les couches atteint aujourd’hui ses limites. Plusieurs axes de recherche sont à l’étude pour augmenter le nombre des interconnexions sur des circuits imprimés, sans changer leur taille. L’un
d’eux consiste à diminuer la largeur des pistes pour parvenir, d’ici à dix ans, à une trentaine de micromètres de largeur. Un objectif ambitieux, qui sous-entend le passage à de nouveaux procédés de fabrication. Comme le tracé des pistes ou le
perçage des vias au laser. Déjà employée, cette méthode offre toutefois des résultats encore insuffisants en terme de productivité. Pour la rendre plus performante, il faudra changer le matériau des supports : le laser est en effet incompatible
avec les substrats courants, notamment ceux qui incluent des renforts en tissu de verre, trop fragiles. Le recours à des substrats dotés de renforts organiques plus solides, en fibres aramides (une fibre synthétique), est envisagé. Beaucoup d’études
portent également sur l’intégration, dans les couches des circuits imprimés, des composants qui, jusqu’à maintenant, étaient soudés à la surface du circuit. Appliquée aux seuls composants passifs, notamment aux résistances et condensateurs, cette
solution permettrait, dans le cas d’un téléphone portable par exemple, de gagner 50 % de place sur la carte ! Dans les prochaines années, les circuits imprimés devront aussi s’adapter à la montée en fréquence exigée, notamment, par
certains appareils de transmission sans fil : les téléphones, les souris, les manettes de jeux, les transmetteurs entre capteurs et centrale de gestion utilisés dans les voitures, etc. Or, les caractéristiques isolantes des substrats actuels se
montrent inadaptées aux fréquences élevées. Les feuilles de polymères à cristaux liquides, capables de résister à des fréquences de plus de 35 GHz, ou les mousses polymères, encore au stade de l’étude, viendront sans doute remplacer les
matériaux performants, mais onéreux (polyimide, Teflon, Kapton), utilisés aujourd’hui.
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