Un circuit imprimé (PCB) est un matériau multicouche constitué de matériaux diélectriques et de cuivre. Pour les applications aérospatiales, la fiabilité des circuits imprimés doit être assurée pendant des décennies pour assurer le fonctionnement des dispositifs électroniques (satellites ou autres équipements). Au cours du processus de qualification, le PCB est soumis à des cycles thermiques dans la plage [-55 °C, +125 °C]. Il est important de vérifier que le cuivre ne présente pas de rupture et que les interfaces restent sûres. Dans cette présentation, nous nous concentrons sur l'interface entre un composite tissé (fibres de verre et résine époxy) et un film mince de cuivre.

Des échantillons représentatifs des matériaux utilisés dans les applications réelles : pré-imprégnés de fibres de verre époxy et feuillard de cuivre ont été assemblés conformément à la norme industrielle. Le pressage à chaud des matériaux assure l'adhésion du cuivre. Des bandes de cuivre (10 mm de largeur et 30 cm de long) sont ensuite gravées à la surface de l'échantillon avant essai. Le test de pelage est effectué à une vitesse constante et la force de pelage est enregistrée. Pour un angle de pelage donné, des essais ont été effectués à plusieurs reprises, fournissant la même valeur de la force de pelage en régime stationnaire. Trois épaisseurs de cuivre ont été sélectionnées : 35 µm, 17,5µm et 70µm. Cinq angles de pelage différents (45° ; 60° ; 90° ; 120° ; 135°) ont aussi été pris en compte. Il a été montré dans ce travail que la force de pelage diminue lorsque l'angle de pelage augmente, ce qui est en accord avec des travaux précédents [1]. Par ailleurs, la force de pelage augmente aussi avec l'épaisseur du film.

Pour comprendre le rôle de la plasticité du cuivre lors du pelage, un modèle numérique de pelage pour le film de cuivre d'épaisseur 35µm a été développés avec le logiciel d'éléments finis ABAQUS. L'interface est modélisée via l'utilisation des éléments cohésifs. Dans les simulations, nous avons observé deux zones où la plasticité est cumulée : une première zone, la zone de flexion du film à la pointe de l'interface et une deuxième zone, la zone de déflexion du brin libre du film de cuivre. Ces résultats sont cohérents avec les travaux de Wei et Hutchinson [2]. Dans ce travail, l'effet de la plasticité dans le test de pelage a été quantifié sur la base d'un bilan énergétique. A la différence des films minces élastiques, la force de pelage ne fournit pas une mesure directe de l'énergie d'interface. Des travaux supplémentaires ont été effectués pour extraire de la force de pelage, l'énergie de décohésion entre le cuivre et le substrat.

Remerciement : Les auteurs remercient le soutien de l'ANR via la création du Labcom LEMCI ANR-14-LAB7-0003-01. Cette thèse a reçu le soutien financier du programme européen ITN H2020 (Marie-Sklodowska-Curie Actions) sous le numéro d'agrément : REA grant agreement 675602 (OUTCOME Project)

Références

[1] J. A. Williams and J.J Kauzlarich, The influence of peel angle on the mechanics of peeling flexible adherends with arbitrary load-extension characteristics. Tribology International 38 (951-958) 2005.

[2] Y. Wei and J.W. Hutchinson, Interface strength, work of adhesion and plasticity in the peel test. Int. Journal of Fracture 93: (315-333) 1998.