FR3059201B1 - REINFORCED ISOLATED PRINTED CIRCUIT AND METHOD OF MANUFACTURE - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un circuit imprimé (100) comportant au moins une première (1) et une deuxième (2) couche conductrice séparées l'une de l'autre par une première couche diélectrique (5) réalisée dans un premier matériau composite de type préimprégné pour circuit imprimé, le circuit imprimé étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre : - au moins une deuxième couche diélectrique (6) réalisée dans un deuxième matériau, le deuxième matériau étant un polymère présentant une rigidité diélectrique supérieure à celle du premier matériau; - au moins une troisième couche diélectrique (7) réalisée dans le premier matériau composite de type préimprégné pour circuit imprimé; la première (5) et la troisième (7) couche diélectrique entourant la deuxième couche diélectrique (6), et la première (1) et la deuxième (2) couche conductrice étant séparées l'une de l'autre par l'empilement (4) formé par les première (5), deuxième (6) et troisième (7) couches diélectriques.The invention relates to a printed circuit (100) comprising at least a first (1) and a second (2) conductive layer separated from each other by a first dielectric layer (5) made of a first composite material of the type prepreg for a printed circuit, the printed circuit being characterized in that it further comprises: at least one second dielectric layer (6) made of a second material, the second material being a polymer having a dielectric strength greater than that of the first material; at least one third dielectric layer (7) made in the first printed prepreg type composite material; the first (5) and the third (7) dielectric layer surrounding the second dielectric layer (6), and the first (1) and the second (2) conductive layer being separated from one another by the stack ( 4) formed by the first (5), second (6) and third (7) dielectric layers.

Description

CIRCUIT IMPRIMÉ À ISOLATION RENFORCÉE ET PROCÉDÉ DE FABRICATION

DESCRIPTION

DOMAINE TECHNIQUE

Le domaine de l'invention est celui des circuits imprimés et notamment de leur utilisation pour la conversion d'énergie.

ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE

La réalisation d'équipements électriques et électroniques, notamment dans les systèmes mécatroniques, les systèmes électroniques et les logiciels critiques en aéronautique, conduit à utiliser des technologies permettant une forte flexibilité de conception, ainsi qu'un haut niveau d'intégration avec une maturité et une fiabilité démontrées.

La technologie des circuits imprimés usinés (CIU) répond à ces attentes. Les circuits imprimés sont également connus de l'homme du métier sous le terme anglais PCB pour « printed circuit board » et sont parfois désignés par le terme de « carte de circuit imprimé ». On rappelle qu'un circuit imprimé est un multicouche comprenant au moins deux couches conductrices (généralement en cuivre) et au moins une couche diélectrique disposé entre les couches conductrices. Lorsque le circuit imprimé ne comporte que deux couches conductrices, on parle de circuit imprimé double face ; le circuit imprimé est dit multicouche lorsqu'il comporte plus de deux couches conductrices. La ou les couches diélectriques utilisées pour séparer les couches conductrices sont généralement un stratifié en fibres de verre ayant une matrice en résine époxyde, voire en polyimide, en PET ou en PTFE.

On précisé que dans le cadre de la présente demande, une couche conductrice est une couche électriquement conductrice, par exemple une couche métallique.

Etant largement utilisés dans tous les domaines industriels, les circuits imprimés usinés sont extrêmement connus et d'importants travaux de recherches sont menés afin de repousser leurs limites. L'une de ces limites est leur utilisation pour des niveaux de tension supérieurs à 500 V. D'autre part, les composants discrets de puissance (tels que les MOSFET, IGBT, etc.), aptes à réaliser une fonction de commutation de type interrupteur statique, permettent d'atteindre des niveaux de performances et d'intégration importants. Leur implémentation sur un substrat de type CIU peut limiter cette intégration par plusieurs facteurs : - l'augmentation du volume d'intégration : la distance d'isolation interne recommandée entre deux potentiels est important (500 pm pour une tension de 500 V). Cette distance est liée à la capacité du matériau isolant (non homogène dans le cas d'un composite de type stratifié) à tenir, sans se dégrader, un champ important de plusieurs milliers de Volt par millimètre (V/mm) ; - la diminution des performances électriques : une distance importante entre deux potentiels engendre une inductance parasite importante. Si ces deux potentiels sont soumis à des commutations rapides, en particulier par l'usage de commutateurs rapides tels que les technologies type MOS ou les nouvelles technologies type GaN ou SiC, une surtension importante peut apparaitre, ce qui dégrade les performances électriques des commutateurs, voire peut amener la destruction des semi-conducteurs des commutateurs par un effet de claquage électrique.

Aujourd'hui, la norme utilisée pour définir ces distances d'isolement entre deux potentiels est souvent l'IPC 2221, qui définit la distance d'isolation en interne (e) d'un CIU suivant la règle suivante : - si 301 < U < 500 V, e = 250 pm ;

- si U > 500 V, e = 250pm + (U-500) x 2,5 pm/V

Par exemple, si U = 600 V, l'épaisseur recommandée (e) entre deux couches est de 500 pm et si U = 1000 V, l'épaisseur recommandée (e) entre deux couches est de 1500 pm.

Sachant qu'un CIU standard a une épaisseur comprise entre 1,6 et 2,4 mm et est généralement limitée à 3,2 mm pour respecter des contraintes industrielles, le nombre de couches d'un CIU est fortement limité ce qui, pour des tensions supérieures à 500 V, est une forte contrainte à l'usage de la technologie des CIU pour la conversion d'énergie.

Comme nous l'avons signalé plus haut, l'isolant diélectrique utilisé dans les CIU est essentiellement un matériau composite à matrice polymère en résine époxyde (voire exceptionnellement de polyimide, de PET ou de PTFE) renforcé avec des fibres de verre tissé, le tout formant un stratifié. Les propriétés diélectriques de ce matériau composite peuvent être influencées par les facteurs suivants : - le fait que le matériau composite est non homogène ; - l'éventuelle présence de bulle au cours du processus de polymérisation de la matrice polymère ; - une tolérance sur la quantité de polymère utilisée dans la matrice, ce qui conduit à une tolérance sur l'épaisseur de la couche en matériau composite ainsi obtenue ; - des contaminations diverses (poussières, etc.).

Les inventeurs se sont fixé comme but de renforcer l'isolation électrique d'un circuit imprimé pour le rendre utilisable pour la conversion d'énergie et notamment pour une utilisation à une tension supérieure ou égale à 500 V.

EXPOSÉ DE L'INVENTION

Ce but est atteint par un circuit imprimé comportant au moins une première et une deuxième couche conductrice séparées l'une de l'autre par une première couche diélectrique réalisée dans un premier matériau composite de type préimprégné pour circuit imprimé, le circuit imprimé étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre : -au moins une deuxième couche diélectrique réalisée dans un deuxième matériau, le deuxième matériau étant un polymère présentant une rigidité diélectrique supérieure à celle du premier matériau; -au moins une troisième couche diélectrique réalisée dans le premier matériau composite de type préimprégné pour circuit imprimé; la première et la troisième couche diélectrique entourant la deuxième couche diélectrique, et la première et la deuxième couche conductrice étant séparées l'une de l'autre par l'empilement formé par les première, deuxième et troisième couches diélectriques.

On entend ci-dessus et dans le reste de la description par « matériau composite de type préimprégné pour circuit imprimé » les matériaux composites préimprégnés standards utilisés pour former les couches isolantes des circuits imprimés. Ainsi, un tel « matériau composite de type préimprégné pour circuit imprimé » est généralement sélectionné dans le groupe comportant les composites à matrice en résine époxyde, polyimide, PTE ou PTFE renforcée par des fibres de verre, notamment des stratifiés du type FR4 pour « flame résistant 4 » en anglais.

Les couches diélectriques de type préimprégné sont des couches adhésives électriquement isolantes, qui sont plus connues sous le terme anglais de « prepreg ». Un pré-imprégné est composé d'une résine thermodurcissable, généralement une résine époxyde, qui imprègne un renfort, généralement un tissu.

Le principe de l'invention repose sur l'intégration d'une couche diélectrique en polymère (homogène) entre deux couches diélectriques en matériau composite (non homogène). Cela permet d'accroître la robustesse de l'assemblage vis-à-vis de la contrainte électrique et apporte les gains suivants : - une isolation qui ne dépend pas du processus de fabrication des couches en matériau composite (indépendant de la qualité du processus de polymérisation, de l'éventuelle présence de corps étrangers, de bulles, etc.), puisque la couche diélectrique en polymère est en un matériau homogène ; -une diminution du volume d'intégration et donc une densification du circuit imprimé par le choix du matériau de la couche diélectrique en polymère ; en choisissant un polymère ayant d'excellentes propriétés de tenues diélectriques (notamment une rigidité diélectrique élevée), on peut diminuer l'épaisseur des couches diélectriques entre les couches conductrices du circuit imprimé ; - une maîtrise du dimensionnement des durées de vie vis-à-vis du vieillissement des isolants diélectriques du circuit imprimé soumis à un champ électrique ; - une maîtrise des propriétés diélectriques des couches diélectriques, en particulier pour les applications hautes fréquences ou à forte vitesse de variation de la tension (fort dV/dt) ; - une solution d'isolation intégrée présentant des propriétés diélectriques supérieures à celles d'un circuit imprimé standard formé de deux couches conductrices séparées par une unique couche diélectrique en composite de résine renforcée de fibres de verre.

De préférence, le deuxième matériau a une rigidité diélectrique au moins deux fois supérieure à celle du premier matériau. Il est bien entendu que ce rapport de grandeur des rigidités diélectriques des premier et deuxième matériaux s'entend pour des rigidités diélectriques mesurées avec un même appareillage de mesure et dans les mêmes conditions opératoires. Avantageusement, le premier matériau a une rigidité diélectrique d'au moins 400 V/mm.

De préférence, le deuxième matériau a une rigidité diélectrique d'au moins 1000 V/mm.

Selon une première variante de l'invention, l'empilement séparant la première et la deuxième couche conductrice est constitué uniquement des première, deuxième et troisième couches diélectriques.

Selon une deuxième variante de l'invention, l'empilement séparant la première et la deuxième couche conductrice comporte, outre les première, deuxième et troisième couches diélectriques, une quatrième couche diélectrique réalisée dans le deuxième matériau et une cinquième couche diélectrique réalisée dans le premier matériau composite de type préimprégné pour circuit imprimé, la quatrième couche diélectrique étant disposée entre la troisième et la cinquième couche diélectrique.

Le premier matériau composite de type préimprégné pour circuit imprimé peut être un composite d'une résine durcissable et d'un renfort fibreux. Avantageusement, le premier matériau composite de type préimprégné pour circuit imprimé est un composite de résine époxyde renforcée de fibres de verre, de préférence de type FR-4.

Avantageusement, le deuxième matériau est choisi parmi les polymères thermodurcissables et les polymères thermoplastiques, de préférence choisi parmi un polypropylène (PP), un polyéthylène téréphtalate (PET), un polytétrafluoroéthylène (PTFE), un polyétheréthercétone (PEEK), un polyéthercétonecétone (PEKK), un polyétheréthercétoneéthercétone (PEEKEK), un polyimide (Pl) et un polymère à cristaux liquides (LCP).

De préférence, les couches diélectriques en premier matériau ont une même épaisseur.

De préférence, le circuit imprimé selon l'invention est destiné à une utilisation en conversion d'énergie pour des tensions nominales supérieures à 120 V, de préférence supérieures à 500 V. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une carte de circuit imprimé, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à : -fournir une deuxième couche diélectrique réalisée dans un deuxième matériau, le deuxième matériau étant un polymère présentant une rigidité diélectrique supérieure à celle du premier matériau ; -fournir une première et une troisième couche diélectrique réalisées dans un premier matériau composite de type préimprégné pour circuit imprimé, les première et troisième couches diélectriques entourant la deuxième couche diélectrique ; -former une première et une deuxième couche conductrice, la première et la deuxième couche conductrice étant séparées l'une de l'autre par l'empilement formée par les première, deuxième et troisième couche diélectrique et étant ainsi également séparée l'une de l'autre par une première couche diélectrique.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente un exemple, selon une vue en coupe, d'un circuit imprimé double face standard ; - la figure 2 représente, selon une vue en coupe, un premier exemple de réalisation d'un circuit imprimé double face selon l'invention ; - la figure 3 représente, selon une vue en coupe, un deuxième exemple de réalisation d'un circuit imprimé double face selon l'invention.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS

Pour des raisons technologiques, les épaisseurs des couches isolantes de diélectrique de type préimprégné (« prepreg ») sont supérieures ou égales à 35 pm. Les épaisseurs standards sont approximativement à 50, 90, 70,100,120,150 et 200 pm.

Pour des raisons de facilité de mise en œuvre, les couches diélectriques en polymère permettant d'assurer la tenue diélectrique doivent avoir une épaisseur supérieure à 10 pm afin de pouvoir être implémentés facilement entre les couches de tissus de verre imprégnés de résine (« prepreg ») et pour pouvoir supporter le processus de pressage utilisé au cours de la fabrication du circuit imprimé (fortes pressions de plusieurs MPa, à des températures généralement comprises entre 150 et 180°C, sous vide poussé).

La ou les couches diélectrique en polymère doivent répondre à des contraintes techniques particulières, telles qu'avoir d'excellentes tenues diélectriques (au minima, une tenue en régime permanent de 1000 V/mm ; à titre indicatif, la norme IPC 2221 définit une tenue du composite « prepreg » verre-résine époxyde FR4 à 400 V/mm) afin d'assurer une bonne tenue aux contraintes environnementales telles que la prise d'humidité et la température.

Pour illustrer l'invention, nous allons comparer les distances d'isolation standard (épaisseur e) en fonction de la tension suivant la norme IPC 2221 et selon l'invention. Les résultats sont regroupés dans le tableau ci-dessous.

On rappelle que les abréviations utilisées signifient : FR4 : acronyme technique pour désigner un composite ayant une matrice en résine époxyde renforcée d'un tissu de fibres de verre tissé ; BOPP : polypropylène bi-orienté.

Dans la figure 1 est représenté un exemple de solution standard de circuit imprimé 10. Le circuit imprimé 10 est un multicouche formé de deux couches

conductrices 1 et 2 (par exemple, en cuivre) qui prennent en sandwich une couche isolante en matériau diélectrique 3 de type « prepreg » (par exemple, FR4). Pour une tension de 600 V et selon la norme IPC 2221, la couche de matériau diélectrique 3 de type « prepreg » (FR4) doit avoir une épaisseur (e) de 500 pm.

Dans la figure 2 est représenté un exemple de solution à isolation renforcée pour une tension de 600 V. Le circuit imprimé 100 est un multicouche formé de deux couches conductrices 1 et 2 (par exemple, en cuivre) qui prennent en sandwich un empilement 4 formé de deux couches isolantes 5 et 7 en matériau diélectrique de type « prepreg » (par exemple, FR4) et d'une couche diélectrique 6 en polymère (par exemple, en polypropylène (PP)), la couche diélectrique 6 en polymère étant disposée entre les couches diélectriques 5 et 7 (FR4). L'épaisseur totale (e) des couches d'isolation 5, 6, 7 (épaisseur de l'empilement 4) est donc : deux couches FR4 de 90 pm et une couche de PP de 20 pm, soit 200 pm.

On notera que, pour des tensions inférieures à 500 V, le gain (qui est de 50 pm de gain par couche d'isolant standard (soit une couche diélectrique de type «prepreg») pour une tension de 500V) n'est pas pertinent vis-à-vis du surcoût du procédé de fabrication. Cependant, cette solution peut apporter une justification technologique vis-à-vis de l'isolation électrique entre deux potentiels, si une application particulière l'exige (par exemple, dans le cas d'une exigence d'une double isolation ou d'une isolation renforcée au sens de la norme IEC 61010) par l'implémentation d'une barrière isolante multicouche composée de deux matériaux diélectrique distincts pour des applications à plus faibles tensions (U < 500 V). Par exemple, on peut souhaiter obtenir une isolation renforcée entre un réseau 115 V/400 Hz et un réseau 28 V de dans le cas d'un transformateur plan intégré dans un CIU.

Dans la figure 3 est représenté un exemple de solution à double isolation pour une tension de 600 V. Le circuit imprimé 100 comporte deux couches conductrices 1 et 2 (par exemple, en cuivre) entre lesquelles est disposé un empilement 4 de couches isolantes comprenant trois couches isolantes 5, 7, 9 en matériau diélectrique de type « prepreg » (par exemple, FR4) et deux couches isolantes 6 et 8 en polymère (par exemple, en PP), chaque couche isolante 6 et 8 en polymère (PP) étant disposée entre deux couches isolantes (5 et 7 ; 7 et 9) en matériau diélectrique de type « prepreg » (FR4). L'épaisseur totale (e) des couches d'isolation est donc : trois couches FR4 de 90 pm et deux couches de BOPP de 20 pm, soit 310 pm.

REINFORCED ISOLATION PRINTED CIRCUIT AND METHOD OF MANUFACTURE

DESCRIPTION

TECHNICAL AREA

The field of the invention is that of printed circuits and in particular their use for the conversion of energy.

STATE OF THE PRIOR ART

The realization of electrical and electronic equipment, particularly in mechatronic systems, electronic systems and critical software in aeronautics, leads to the use of technologies allowing a high flexibility of design, as well as a high level of integration with a maturity and proven reliability.

Machined printed circuit board (PCU) technology meets these expectations. Printed circuits are also known to the skilled person under the term PCB for "printed circuit board" and are sometimes referred to as "printed circuit board". It is recalled that a printed circuit is a multilayer comprising at least two conductive layers (generally copper) and at least one dielectric layer disposed between the conductive layers. When the printed circuit comprises only two conductive layers, it is called double-sided printed circuit; the printed circuit is multilayer when it comprises more than two conductive layers. The dielectric layer or layers used to separate the conductive layers are generally a fiberglass laminate having an epoxy resin matrix, or even polyimide, PET or PTFE.

It is specified that in the context of the present application, a conductive layer is an electrically conductive layer, for example a metal layer.

Being widely used in all industrial fields, machined printed circuits are extremely well known and important research work is carried out to push their limits. One of these limits is their use for voltage levels above 500 V. On the other hand, discrete power components (such as MOSFETs, IGBTs, etc.) capable of performing a switching function of the type static switch, achieve high levels of performance and integration. Their implementation on a CIU-type substrate can limit this integration by several factors: - the increase of the integration volume: the recommended internal insulation distance between two potentials is important (500 μm for a voltage of 500 V). This distance is related to the capacity of the insulating material (non-homogeneous in the case of a composite of the laminate type) to hold, without degrading, a large field of several thousand volts per millimeter (V / mm); - The decrease in electrical performance: a significant distance between two potentials generates a significant parasitic inductance. If these two potentials are subject to rapid switching, in particular by the use of fast switches such as MOS type technologies or new GaN or SiC type technologies, a significant surge can occur, which degrades the electrical performance of the switches, it may even lead to the destruction of the semiconductors of the switches by an electrical breakdown effect.

Today, the standard used to define these isolation distances between two potentials is often IPC 2221, which defines the isolation distance internally (e) of a CIU according to the following rule: - if 301 <U <500 V, e = 250 μm;

if U> 500 V, e = 250pm + (U-500) x 2.5 pm / V

For example, if U = 600 V, the recommended thickness (e) between two layers is 500 μm and if U = 1000 V, the recommended thickness between two layers is 1500 μm.

Knowing that a standard UIC has a thickness between 1.6 and 2.4 mm and is generally limited to 3.2 mm to meet industrial constraints, the number of layers of a UIC is strongly limited which, for voltages greater than 500 V, is a strong constraint to the use of UIC technology for energy conversion.

As noted above, the dielectric insulation used in UICs is essentially an epoxy resin (or exceptionally polyimide, PET or PTFE) polymer matrix composite material reinforced with woven glass fibers, all of which is forming a laminate. The dielectric properties of this composite material can be influenced by the following factors: the fact that the composite material is non-homogeneous; the possible presence of bubbles during the polymerization process of the polymer matrix; a tolerance on the quantity of polymer used in the matrix, which leads to a tolerance on the thickness of the layer of composite material thus obtained; - various contaminations (dust, etc.).

The inventors have set themselves the goal of reinforcing the electrical insulation of a printed circuit to make it usable for energy conversion and especially for use at a voltage greater than or equal to 500 V.

STATEMENT OF THE INVENTION

This object is achieved by a printed circuit comprising at least a first and a second conductive layer separated from each other by a first dielectric layer made of a first composite material of prepreg type for a printed circuit, the printed circuit being characterized in that it further comprises: at least one second dielectric layer made of a second material, the second material being a polymer having a higher dielectric strength than the first material; at least one third dielectric layer made in the first printed prepreg type composite material; the first and third dielectric layers surrounding the second dielectric layer, and the first and second conductive layers being separated from each other by the stack formed by the first, second and third dielectric layers.

It is understood above and in the remainder of the description by "prepreg type composite material for printed circuit board" the standard prepreg composite materials used to form the insulating layers of printed circuits. Thus, such a "prepreg type composite material for printed circuit" is generally selected from the group comprising matrix composites epoxy resin, polyimide, PTE or PTFE reinforced with glass fibers, including laminates of the type FR4 for "flame resistant 4 "in English.

Preimpregnated dielectric layers are electrically insulating adhesive layers, which are better known by the term "prepreg". A prepreg is composed of a thermosetting resin, usually an epoxy resin, which impregnates a reinforcement, usually a fabric.

The principle of the invention is based on the integration of a dielectric layer of polymer (homogeneous) between two dielectric layers of composite material (non-homogeneous). This makes it possible to increase the robustness of the assembly with respect to the electrical stress and brings the following gains: - an insulation which does not depend on the manufacturing process of the composite material layers (independent of the quality of the process of polymerization, the possible presence of foreign bodies, bubbles, etc.), since the dielectric layer of polymer is a homogeneous material; a decrease in the integration volume and therefore a densification of the printed circuit by the choice of the material of the dielectric layer of polymer; by choosing a polymer having excellent dielectric strength properties (especially a high dielectric strength), the thickness of the dielectric layers between the conductive layers of the printed circuit can be reduced; a control of the dimensioning of the durations with respect to the aging of the dielectric insulators of the printed circuit subjected to an electric field; a control of the dielectric properties of the dielectric layers, in particular for high frequency or high voltage variation applications (high dV / dt); an integrated insulation solution having dielectric properties superior to those of a standard printed circuit formed of two conductive layers separated by a single dielectric layer of fiberglass-reinforced resin composite.

Preferably, the second material has a dielectric strength at least twice that of the first material. It is understood that this magnitude ratio of the dielectric strengths of the first and second materials is for dielectric rigidities measured with the same measurement apparatus and under the same operating conditions. Advantageously, the first material has a dielectric strength of at least 400 V / mm.

Preferably, the second material has a dielectric strength of at least 1000 V / mm.

According to a first variant of the invention, the stack separating the first and the second conductive layer consists solely of the first, second and third dielectric layers.

According to a second variant of the invention, the stack separating the first and the second conductive layer comprises, in addition to the first, second and third dielectric layers, a fourth dielectric layer made in the second material and a fifth dielectric layer made in the first prepreg type composite material for printed circuit board, the fourth dielectric layer being disposed between the third and fifth dielectric layers.

The first printed prepreg composite material may be a composite of curable resin and fibrous reinforcement. Advantageously, the first printed prepreg type composite material is a composite of epoxy resin reinforced with glass fibers, preferably type FR-4.

Advantageously, the second material is chosen from thermosetting polymers and thermoplastic polymers, preferably chosen from polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyetheretherketone (PEEK), polyetherketoneketone (PEKK) , a polyetheretherketoneetherketone (PEEKEK), a polyimide (P1) and a liquid crystal polymer (LCP).

Preferably, the dielectric layers of the first material have the same thickness.

Preferably, the printed circuit according to the invention is intended for use in energy conversion for nominal voltages greater than 120 V, preferably greater than 500 V. The invention also relates to a method of manufacturing a circuit board. printed circuit, characterized in that it comprises the steps of: -providing a second dielectric layer made of a second material, the second material being a polymer having a higher dielectric strength than the first material; providing a first and a third dielectric layer made of a first printed circuit prepreg composite material, the first and third dielectric layers surrounding the second dielectric layer; forming a first and a second conductive layer, the first and second conductive layers being separated from each other by the stack formed by the first, second and third dielectric layers and thus also being separated from one another; other by a first dielectric layer.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other aspects, objects, advantages and characteristics of the invention will appear better on reading the following detailed description of preferred embodiments thereof, given by way of non-limiting example, and made in reference to the accompanying drawings in which: - Figure 1 shows an example, in a sectional view, of a standard double-sided printed circuit; - Figure 2 shows, in a sectional view, a first embodiment of a double-sided printed circuit according to the invention; - Figure 3 shows, in a sectional view, a second embodiment of a double-sided printed circuit according to the invention.

DETAILED PRESENTATION OF PARTICULAR EMBODIMENTS

For technological reasons, the thicknesses of the prepreg-type dielectric insulating layers ("prepreg") are greater than or equal to 35 μm. The standard thicknesses are approximately 50, 90, 70,100,120,150 and 200 μm.

For reasons of ease of implementation, the dielectric layers made of polymer that make it possible to ensure the dielectric strength must have a thickness greater than 10 μm in order to be easily implemented between the layers of resin-impregnated glass fabrics ("prepreg"). ) and to be able to withstand the pressing process used during the manufacture of the printed circuit (high pressures of several MPa, at temperatures generally between 150 and 180 ° C under high vacuum).

The polymer dielectric layer (s) must meet specific technical constraints, such as having excellent dielectric strengths (at least a steady-state resistance of 1000 V / mm), for indicative purposes, the IPC 2221 standard defines a uniform FR4 epoxy resin-glass "prepreg" composite at 400 V / mm) to ensure good resistance to environmental stresses such as moisture uptake and temperature.

To illustrate the invention, we will compare the standard insulation distances (thickness e) as a function of the voltage according to the IPC 2221 standard and according to the invention. The results are summarized in the table below.

It is recalled that the abbreviations used mean: FR4: technical acronym for designating a composite having an epoxy resin matrix reinforced with a woven glass fiber fabric; BOPP: bi-oriented polypropylene.

In Figure 1 is shown an example of a standard printed circuit solution 10. The printed circuit 10 is a multilayer formed of two layers

Conductors 1 and 2 (for example, made of copper) sandwiching an insulating layer of dielectric material 3 of the "prepreg" type (for example, FR4). For a voltage of 600 V and according to the IPC 2221 standard, the dielectric material layer 3 of the "prepreg" type (FR4) must have a thickness (e) of 500 μm.

FIG. 2 shows an example of a solution with reinforced insulation for a voltage of 600 V. The printed circuit 100 is a multilayer formed of two conductive layers 1 and 2 (for example, copper) which sandwich a stack 4 formed two insulating layers 5 and 7 of "prepreg" type dielectric material (for example, FR4) and a dielectric layer 6 of polymer (for example, polypropylene (PP)), the dielectric layer 6 of polymer being disposed between the dielectric layers 5 and 7 (FR4). The total thickness (e) of the insulation layers 5, 6, 7 (thickness of the stack 4) is thus: two layers FR4 of 90 μm and a layer of PP of 20 μm, ie 200 μm.

It will be noted that for voltages below 500 V, the gain (which is 50 pm gain per standard insulator layer (ie a "prepreg" type dielectric layer) for a voltage of 500 V) is irrelevant. vis-à-vis the extra cost of the manufacturing process. However, this solution can provide technological justification for electrical isolation between two potentials, if a particular application requires it (for example, in the case of a requirement for double insulation or reinforced insulation according to IEC 61010) by the implementation of a multilayer insulating barrier consisting of two different dielectric materials for applications with lower voltages (U <500 V). For example, it may be desired to obtain enhanced isolation between a 115 V / 400 Hz network and a 28 V network in the case of a planar transformer integrated in a UIC.

FIG. 3 shows an example of a double-insulation solution for a voltage of 600 V. The printed circuit board 100 comprises two conductive layers 1 and 2 (for example made of copper) between which is placed a stack 4 of insulating layers comprising three insulating layers 5, 7, 9 of "prepreg" type dielectric material (for example, FR4) and two insulating layers 6 and 8 of polymer (for example, of PP), each insulating layer 6 and 8 of polymer (PP) being disposed between two insulating layers (5 and 7, 7 and 9) of "prepreg" type dielectric material (FR4). The total thickness (e) of the insulation layers is thus: three layers FR4 of 90 μm and two layers of BOPP of 20 μm, ie 310 μm.

Claims (7)

REVENDICATIONS 1. Circuit imprimé (100) comportant au moins une première (1) et une deuxième (2) couche conductrice séparées l'une de l’autre par une première couche diélectrique (5) réalisée dans un premier matériau composite de type préimprégné pour circuit imprimé, le circuit imprimé étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre : -au moins une deuxième couche diélectrique (6) réalisée dans un deuxième matériau, le deuxième matériau étant un polymère présentant une rigidité diélectrique supérieure à celle du premier matériau; -au moins une troisième couche diélectrique (7) réalisée dans le premier matériau composite de type préimprégné pour circuit imprimé; la première (5) et la troisième (7) couche diélectrique entourant la deuxième couche diélectrique (6), et la première (1) et la deuxième (2) couche conductrice étant séparées l'une de l'autre par l'empilement (4) formé par les première (5), deuxième (6) et troisième (7) couches diélectriques et dans lequei l'empilement (4) séparant la première (1) et ia deuxième (2) couche conductrice comporte en outre une quatrième (8) couche diélectrique réalisée dans le deuxième matériau et une cinquième (9) couche diélectrique réalisée dans le premier matériau composite de type préimprégné pour circuit imprimé, la quatrième (8) couche diélectrique étant disposée entre la troisième (7) et la cinquième (9) couche diélectrique.A printed circuit board (100) having at least a first (1) and a second (2) conductive layer separated from each other by a first dielectric layer (5) made of a first composite prepreg type material for circuit printed circuit, the printed circuit being characterized in that it further comprises: -at least a second dielectric layer (6) made in a second material, the second material being a polymer having a higher dielectric strength than the first material; at least one third dielectric layer (7) made in the first composite material of prepreg type for a printed circuit; the first (5) and the third (7) dielectric layer surrounding the second dielectric layer (6), and the first (1) and the second (2) conductive layer being separated from one another by the stack ( 4) formed by the first (5), second (6) and third (7) dielectric layers and in whichthe stack (4) separating the first (1) and the second (2) conductive layer further comprises a fourth ( 8) a dielectric layer made in the second material and a fifth (9) dielectric layer made in the first composite material of printed circuit prepreg type, the fourth (8) dielectric layer being disposed between the third (7) and the fifth (9) ) dielectric layer. 2. Circuit imprimé selon ia revendication 1, dans lequel le deuxième matériau a une rigidité diélectrique au moins deux fois supérieure à celle du premier matériau.The printed circuit according to claim 1, wherein the second material has a dielectric strength at least two times greater than that of the first material. 3. Circuit imprimé selon la revendication 2, dans lequel le premier matériau a une rigidité diélectrique d'au moins 400 V/mm.The printed circuit board of claim 2, wherein the first material has a dielectric strength of at least 400 V / mm. 4. Circuit Imprimé selon ia revendication 2 ou la revendication 3, dans lequel le deuxième matériau a une rigidité diélectrique d'au moins 1000 V/mm.The printed circuit according to claim 2 or claim 3, wherein the second material has a dielectric strength of at least 1000 V / mm. 5. Circuit imprimé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le premier matériau composite de type préimprégné pour circuit imprimé est un composite de résine époxyde renforcée de fibres de verre, de préférence de type FR4.A printed circuit according to any one of claims 1 to 4, wherein the first printed circuit prepreg type composite material is a fiberglass reinforced epoxy resin composite, preferably FR4 type. 6. Circuit imprimé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le deuxième matériau est choisi parmi les polymères thermodurcissables les polymères thermopîastiques, de préférence parmi un polypropylène, un polyéthylène téréphtalate, un polytétrafluoroéthylène, un polyétheréthercétone, un polyéthercétonecétone, un polyétheréthercétoneéthercétone, un polylmide et un polymère à cristaux liquides.6. Printed circuit according to any one of claims 1 to 5, wherein the second material is selected from thermosetting polymers thermopilastic polymers, preferably from a polypropylene, a polyethylene terephthalate, a polytetrafluoroethylene, a polyetheretherketone, a polyetherketoneketone, a polyetheretherketoneetherketone, polylmide and liquid crystal polymer. 7. Circuit imprimé selon Fune quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les couches diélectriques en premier matériau ont une même épaisseur.7. Printed circuit according to any of claims 1 to 6, wherein the dielectric layers of the first material have the same thickness.