Préimprégné
Un préimprégné (prepreg en anglais) est un produit semi-fini constitué d'une résine (encore appelée matrice) thermodurcissable ou d'un polymère thermoplastique imprégnant un renfort (exemples : mat, tissu, fibre de verre)[1].
Ce composite fortement chargé est destiné au moulage à chaud sous pression pour fabriquer un produit fini.
Typologie
On distingue deux familles.
Les préimprégnés en feuille (sheet molding compound (SMC) en anglais) sont destinés à être mis en œuvre par compression. Ils sont constitués d’une nappe de fibres de verre non tissées, d’une résine thermodurcissable et de charges. D'autre exemples sont les HMC, XMC, TMC (mélange à mouler épais'[2], thick moulding compound'[3] en anglais), etc.
Les préimprégnés en vrac (bulk molding compound (BMC) en anglais) sont aussi destinés à être mis en œuvre par compression. Ils se présentent sous la forme d’une pâte constituée d’un renfort de fibres de verre coupées, d’une résine thermodurcissable et de charges. D'autre exemples sont les DMC (dough moulding compound en anglais), ZMC, etc. Les ZMC ont des fibres beaucoup plus longues que les BMC conventionnels, ce qui améliore leurs propriétés mécaniques. Les ZMC ont été développés en France en 1979 pour des éléments de carrosserie de certaines automobiles[réf. nécessaire].
Application au circuit imprimé
Le prépreg constitue le support d'une grande majorité de circuits imprimés. Il existe dans ce domaine plusieurs densités de tissage (grammage) des fibres de verre selon les besoins. Le tissu est imprégné de résine époxyde. Le tissu et la résine sont choisis pour se lier à chaud. En présence de durcisseur, la résine thermodurcissable polymérise lors du moulage à chaud, et crée des liaisons chimiques avec le tissu. Le prépreg doit donc être stocké au frais pour éviter une réticulation.
De nombreuses variantes de prépreg ont été développées pour toutes les applications possibles de circuits imprimés. Les résines contiennent des agents chimiques améliorant les caractéristiques les plus critiques du prépreg : (liste non exhaustive)
- résistance aux chocs thermiques ;
- résistance au feu par ajout d'un additif ignifugeant bromé (génération des composites FR (Flamme Retardant), appelés par abus de langage FR-4) ;
- coefficient de dilatation.
Le tissu a un effet significatif sur la résistance mécanique du matériau. Le coefficient de dilatation doit être minimisé pour permettre la tenue dans le temps des pistes métallisées qui seront imprimées, et des éventuelles couches de résines qui peuvent être ajoutées. Le tissu contribue notamment à abaisser ce coefficient dans le plan du support.
Avantages
L'avantage par rapport à l'injection d'une résine dans un renfort sec est une meilleure tenue à l'impact grâce à la présence de thermoplastique dans la résine. La présence de ce thermoplastique augmente fortement la viscosité de la résine et rend donc très difficile l'imprégnation du tissu sec d'où l’utilisation du préimprégné.
Un autre avantage est que le préimprégné colle sur lui-même ou sur un moule ce qui évite l'utilisation de liant pour le préformage.
Références
- Dans cet article, les définitions des préimprégnés, préimprégnés en feuille et préimprégnés en vrac proviennent du Vocabulaire de la chimie et des matériaux, Termes, expressions et définitions publiés au Journal officiel, FranceTerme, 2018
- ISO 472:2013(fr) Plastiques — Vocabulaire
- ISO 472:2013(en) Plastics — Vocabulary
Annexes
Articles connexes
Bibliographie
- R. Bourgeois, H. Chauvel et J. Kessler, Mémotech Génie des matériaux, Paris, Casteilla, , 528 p. (ISBN 2-7135-2246-3)
- (en) Clyde F. Coombs, Coombs' Printed Circuits Handbook (fifth edition), Paris, McGraw-Hill Professional, , 1200 p. (ISBN 0-071-35016-0)
