Qu’est-ce qu’un substrat en verre ?
Le terme “substrat en verre” est un terme général désignant les substrats plats en verre auxquels ont été attribuées des fonctions spécifiques à l’usage auquel ils sont destinés.
Il existe différents types de verre en fonction de la teneur en alcali et de l’épaisseur de la feuille, et leur douceur et leurs propriétés électriques diffèrent de celles d’une feuille de verre ordinaire. Les applications sont très variées, allant des écrans d’ordinateurs et de smartphones aux cellules solaires.
Il existe également des substrats en verre époxy, qui sont fabriqués en imprégnant des fibres de verre tissées de résine époxy et en les moulant. Les substrats en verre époxy peuvent être fabriqués à faible coût et les composants électroniques sont montés sur le substrat pour former les circuits électroniques qui font fonctionner l’équipement électronique. Ils sont aussi communément appelés circuits imprimés.
Utilisations des substrats en verre
Les substrats en verre sont utilisés dans une variété d’applications allant de l’équipement grand public à l’équipement industriel. Les applications spécifiques sont les suivantes
1. Applications d’affichage et de couverture en verre
Les substrats de verre sont utilisés dans les appareils mobiles tels que les smartphones et les tablettes que nous utilisons quotidiennement, ainsi que dans les écrans des systèmes de navigation des voitures. Leur épaisseur ne dépasse pas 0,5 à 1,1 mm, et la transparence et la douceur sont particulièrement recherchées.
Pour les écrans de télévision LCD, il est important que la teneur en alcalins ne dépasse pas 0,1 % afin de réduire la contamination des cristaux liquides et ses effets sur les caractéristiques des transistors en cas d’inclusion de composants alcalins.
Il existe également des applications pour le verre de couverture des panneaux tactiles et des capteurs d’images, pour lesquels on utilise des substrats de verre auxquels des agents chimiques ont conféré cinq fois la résistance des substrats de verre ordinaires.
2. Applications pour les équipements électriques et électroniques
Les substrats en verre époxy sont utilisés dans les cartes mères à l’intérieur des ordinateurs et des appareils photo numériques. Les substrats en verre époxy sont les cartes de circuits imprimés les plus couramment utilisées et contribuent au fonctionnement stable des équipements électriques et électroniques.
Principe des substrats en verre
Contrairement au verre ordinaire, les substrats en verre pour écrans exigent des performances très élevées. Afin d’afficher avec précision les images et vidéos très claires des écrans LCD et OLED, la surface est traitée pour être aussi lisse que possible, avec un minimum d’irrégularités.
Les normes sont également si strictes que tout corps étranger susceptible de pénétrer dans l’écran est rendu invisible. La demande de substrats en verre à la fois minces et rigides augmente à mesure que les écrans deviennent plus grands et plus légers.
Les substrats en verre époxy sont fabriqués en imprégnant des fibres de verre de résine époxy et en durcissant le matériau. Ils présentent donc l’avantage de ne subir que de faibles variations dimensionnelles, même si la température ambiante change. Un autre avantage est que le matériau lui-même est dur et présente une excellente résistance à la chaleur, une bonne absorption de l’humidité et d’excellentes propriétés électriques.
Les coûts de production sont relativement faibles et le matériau est très polyvalent, puisqu’il est disponible dans différentes épaisseurs de feuilles de cuivre. Il est facile de fabriquer des cartes double face et multicouches et il est largement utilisé dans les équipements électroniques. En revanche, il présente l’inconvénient de nécessiter un équipement de production spécialisé.
Types de substrats en verre
Le verre est un mélange inorganique de sable siliceux, de soude et d’alumine. Différents types de substrats en verre peuvent être produits en fonction de la teneur en matériaux constitutifs. Les caractéristiques des différents types de substrats en verre sont les suivantes
1. Verre sans alcali
Verre dont la teneur en oxyde alcalin est de 0,1 %, principalement utilisé pour les applications d’affichage à cristaux liquides. Il est possible de produire des substrats en verre à parois minces, dont certains ont une épaisseur de 0,3 mm. Il est très lisse et résiste très bien à la chaleur.
2. Verre renforcé chimiquement
Le verre renforcé chimiquement est environ cinq fois plus résistant que les substrats de verre ordinaires. Il est également utilisé pour les panneaux tactiles, le verre pour les disques optiques et le verre de couverture pour les capteurs d’image.
3. Substrats de verre époxy
Traditionnellement, les substrats en papier phénolique et en papier époxy à bas prix ont été largement utilisés dans l’électronique grand public, mais ces dernières années, les substrats en verre époxy sont devenus les plus utilisés de tous les circuits imprimés. Les substrats en verre époxy représentent la majeure partie des substrats simple face, double face et multicouches.
4. Substrats en téflon
Il s’agit de circuits imprimés fabriqués par imprégnation d’un tissu de verre avec une résine de polytétrahydrofurane (PTFE). Les fluoropolymères ont une faible constante diélectrique et présentent donc d’excellentes caractéristiques à haute fréquence.