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PCB semi-conducteur

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PCB semi-conducteur - Le guide ultime

Si vous recherchez un circuit imprimé semi-conducteur, vous devriez lire ce guide.

Il explore tout ce qui concerne les circuits imprimés semi-conducteurs - de la définition, des avantages, de la conception, de la fabrication au processus de prototypage.

De plus, il explore également les applications et divers types de PCB semi-conducteurs.

Alors, si vous souhaitez en savoir plus sur les circuits imprimés semi-conducteurs, lisez ce guide jusqu'au bout.

Qu'est-ce qu'un PCB semi-conducteur ?

Pour définir un PCB semi-conducteur, nous devons d'abord comprendre ce qu'est un semi-conducteur.

semi-conducteur est une substance qui présente à la fois les caractéristiques d'un conducteur et d'un isolant. Sous certaines conditions, il peut conduire l'électricité.

Classification des semi-conducteurs

Cette qualité en fait le support préféré lorsqu'il est nécessaire d'utiliser l'énergie électrique de manière contrôlée.

Un PCB à semi-conducteur peut donc être défini comme le composant de base sur lequel un dispositif à semi-conducteur est connecté.

PCB semi-conducteur

Certains domaines d'application des PCB à semi-conducteurs comprennent les ordinateurs, les montres intelligentes, les téléphones portables et les écrans numériques.

Avantages du PCB semi-conducteur

Certains des principaux avantages des PCB semi-conducteurs sont les suivants :

  1. Capacité à diriger le flux de signaux électriques. Cela garantit qu'ils sont bien réglementés, ce qui entraîne un bon fonctionnement des appareils électriques.
  2. Les PCB semi-conducteurs sont de petite taille. Cela a conduit à des semi-conducteurs plus petits et plus rapides.
  3. Les PCB semi-conducteurs sont également moins bruyants que les tubes à vide.
  4. La petite taille des PCB semi-conducteurs permet la compatibilité, ce qui est très nécessaire pour l'efficacité des appareils électriques qui les utilisent.
  5. Les PCB semi-conducteurs sont également beaucoup moins chers que les tubes à vide.
  6. Les appareils fabriqués à l'aide de circuits imprimés à semi-conducteurs sont également résistants aux chocs et ont une durée de vie plus longue.

Conceptions et fabrication de circuits imprimés semi-conducteurs

Or, c'est une étape critique lorsqu'on veut réaliser des circuits imprimés. Toute erreur à ce stade affectera les performances de votre système électrique et électronique.

Fabrication de circuits imprimés semi-conducteurs

Cela fait référence au processus par lequel un PCB semi-conducteur est créé. Les étapes impliquées peuvent être réduites à quatre grandes classifications.

Cartes de circuits imprimés pour semi-conducteurs

Étape 1 : Dépôt

Ce terme est utilisé pour désigner tous les processus qui impliquent le transfert de matériaux sur la plaquette. Plusieurs technologies sont appliquées pour en faire une réalité.

Ceux-ci incluent la disposition physique des vapeurs, entre autres. Ces derniers temps, la disposition des couches atomiques a été la plus préférée.

Étape 2: suppression

À ce stade, il est essentiel d'éliminer les substances de la plaquette. Ceci est réalisé par gravure qui peut être une gravure humide ou sèche.

Dans certains cas, une planarisation par mécanisation chimique est appliquée.

Étape 3 : modelage

Le matériau déposé obtenu à l'étape précédente est mis en forme dans un procédé appelé lithographie. Le revêtement de la plaquette se fait à ce stade avec une résine photosensible.

Stepper est ensuite utilisé pour aligner le masque de telle manière que les parties prévues restent exposées.

Etape 4 : Modification des propriétés électriques

Il s'agit d'un dopage réalisé sur des sources à transistors. La même chose est faite pour les drains. Soit les fours à diffusion, soit l'implantation ionique réalisent ce processus.

Un recuit au four est alors réalisé après le dopage.

Ceci est nécessaire pour l'activation des dopants implantés. Une modification est en outre effectuée pour réduire la constante diélectrique. Ceci est réalisé par exposition à la lumière ultraviolette.

Dans la plupart des cas, l'oxydation est utile dans cette modification. Cela aide à la création de jonctions semi-conducteur-isolant.

PCB semi-conducteur

·Traitement FEOL

Le début de ligne fait référence au processus par lequel les transistors sont formés directement à partir de silicium. L'épitaxie permet cela car il est possible de créer une couche de silicium sans défaut.

Une fois le dépôt de silicium épitaxial effectué, le réseau cristallin est étiré.

Cela a pour conséquence profonde de permettre la mobilité électronique.

Alternativement, le silicium sur isolant peut également être utilisé à ce stade pour créer une couche isolante. Cela se fait entre la plaquette de silicium et la couche d'épitaxie de silicium.

· Oxyde de porte et implants

A ce stade, des dopants sont diffusés, permettant d'obtenir les propriétés électriques requises.

Traitement de fin de ligne (BEOL)

·Couches métalliques

Après la création de dispositifs à semi-conducteurs, ils doivent être interconnectés. Il en résulte les circuits semi-conducteurs requis. Ceci est rendu possible dans le processus BEOL.

Les fils à utiliser pour l'interconnexion électrique sont créés à ce stade. Le matériau isolant utilisé dans cette étape est principalement du verre de silicate.

·Interconnexion

Le dépôt de nappes de films d'aluminium se fait à ce stade. Ils sont ensuite modelés et gravés. Cela laisse les fils isolés.

Aussi, le dépôt est réalisé sur des fils dénudés à l'aide de matériau diélectrique. La gravure des trous est ensuite effectuée.

·Test de plaquette

Ce test est ensuite effectué pour vérifier si les tranches n'ont pas été endommagées lors des étapes de traitement. L'échec de la plupart des matrices est une indication que la plaquette entière a échoué.

Cette plaquette est mise au rebut pour atténuer les coûts qui seraient encourus lors de son traitement ultérieur. La métrologie virtuelle est la méthode la plus utilisée pour prédire ce type de panne.

·Test de l'appareil

Après l'achèvement du test frontal, des tests électriques sont effectués pour vérifier si l'appareil fonctionne correctement.

·Préparation des matrices

Après le test, l'épaisseur de la plaquette est réduite à l'aide du processus de backlap. D'autres méthodes qui peuvent être utilisées comprennent la finition arrière et parfois l'amincissement à l'eau. La découpe des plaquettes est ensuite effectuée.

Cela fait référence à la rupture de la plaquette en dés individuels.

Prototypage de circuits imprimés semi-conducteurs

Après les fabrication de cartes prototypes, la prochaine étape devrait être le processus d'assemblage. Ce qui suit est un résumé étape par étape de la façon de prototyper un PCB semi-conducteur.

Prototypage de circuits imprimés semi-conducteurs

Étape 1. Approvisionnement

Dans cette étape, les matériaux et composants utilisés dans l'assemblage du PCB semi-conducteur sont sourcés. Après avoir recherché ces matériaux, le processus d'assemblage commence.

Étape 2. Pochoir de pâte à souder

Une pâte de soudure est appliquée sur la carte. Cette pâte est mélangée avec du fondant afin de faire fondre la pâte.

Cela permet à la pâte à souder de se lier à la surface du PCB. Puisqu'il y a des parties désignées sur lesquelles la pâte à souder doit être appliquée, le pochoir est fait.

Étape 3. Choisissez et placez

Afin de placer les composants de montage en surface, vous utilisez une machine pick and place. Cela sera utile pour le montage des composants sur le PCB.

Ce dispositif est capable de placer les composants semi-conducteurs au-dessus de la pâte à souder existante. Ces composants sont placés dans des emplacements préprogrammés.

Étape 4. Soudage par refusion

Le PCB est ensuite passé dans un four de refusion à l'aide d'un tapis roulant. Le four de refusion comporte plusieurs éléments chauffants. Pour que la soudure sur la pâte à souder fonde, le PCB est chauffé à 480 0F.

La température est ensuite réduite de manière à solidifier la soudure fondue. En conséquence, les composants SMD sont fixés sur le PCB. Dans le cas où le PCB est à double face, le pochoir est pratique.

Séparément et des deux côtés, la refusion est effectuée.

Étape 5.Inspection et contrôle de la qualité

L'inspection des erreurs est alors effectuée à ce stade. Cette évaluation aidera à détecter les défauts qui auraient pu résulter des processus précédents.

Les procédures d'inspection comprennent un examen manuel, des inspections optiques automatiques et une inspection par rayons X.

Étape 6.Insérez les composants du trou traversant

Dans les cas où la carte a prévu des pièces traversantes, vous êtes supposé les insérer à ce stade. Mettez la planche sur un autre tapis roulant pour la ramener dans le four.

Cela couvrira absolument le fond de la carte avec de la soudure fondue. Ceci n'est pas recommandé pour les panneaux double face. Cela nous laisse la possibilité de souder manuellement les composants traversants.

Étape 7.Test de fonctionnalité

Les PCB semi-conducteurs passent par là comme dernière étape. Les cartes sont fixées aux composants semi-conducteurs. Dans le processus de test, des défauts de conception sont notés.

Lorsque des problèmes sont détectés, vous devrez alors retravailler le prototype. Lorsqu'il passe ce test avec succès, le véritable assemblage commence.

Approvisionnement en composants semi-conducteurs pour l'assemblage de circuits imprimés

Lorsque vous assemblez votre circuit imprimé semi-conducteur, vous devez vous procurer des composants spécifiques.

Dispositifs semi-conducteurs

Le silicium est le matériau le plus utilisé dans la fabrication des PCB semi-conducteurs. Cela est dû au fait qu'il est bon marché et nécessite un traitement très simple.

Il a également l'une des meilleures plages de température. Cela peut provenir d'entreprises qui traitent le silicium.

Lorsque vous vous procurez du silicium auprès de ces entreprises, assurez-vous qu'ils sont transformés en boules. Ce sont les plus préférés pour l'assemblage de PCB semi-conducteurs.

Normalement, ces boules ont des diamètres importants qui nécessitent la production de plaquettes de 300 mm.

Un autre composant qui a été utilisé dans le passé est le germanium. Il est plus sensible à la chaleur que le silicium. Dans certains cas, il est allié au silicium.

Dans de tels cas, il est utilisé dans les appareils à grande vitesse. Ceux-ci peuvent également provenir d'entreprises qui traitent le germanium.

Un autre composant possible est l'arséniure de gallium. Ceci est également couramment utilisé dans les appareils à grande vitesse.

Cependant, il n'est pas possible de fabriquer de grandes boules à partir de ce matériau. Ceci a une implication sur le diamètre de la tranche.

Les tailles de tranches produites ici sont beaucoup plus petites par rapport aux tranches de silicium. En substance, cela signifie que la production d'arséniure de gallium est plus coûteuse que celle du silicium.

Outre les matériaux primaires utilisés dans la fabrication des PCB semi-conducteurs, d'autres matériaux sont à l'étude.

Le premier de cette catégorie est le carbure de silicium. Cela a été largement utilisé dans la fabrication de PCB semi-conducteurs utilisés dans les LED.

Il est à l'étude dans la perspective de son utilisation dans des opérations à haute température. Il existe également des perspectives d'utilisation sur des environnements présentant des rayonnements ionisants.

Tous les matériaux répertoriés utilisés dans la fabrication des PCB semi-conducteurs peuvent provenir d'entreprises qui les fabriquent.

Technologies de montage pour circuits imprimés semi-conducteurs

Selon la tâche à accomplir, il existe de nombreuses options de montage de composants sur des circuits imprimés semi-conducteurs.

Certaines des options les plus courantes incluent :

Composants de montage sur PCB

Assemblage traversant sur l'assemblage de circuits imprimés semi-conducteurs

Lorsque cette technique est utilisée, les composants traversants doivent être montés sur la carte de circuit imprimé. Les composants semi-conducteurs ont des fils qui les font passer à travers les trous percés.

Après insertion des composants à travers les trous, les pattes sont soudées sur le côté opposé de la carte. Le processus de soudage est soit automatisé, soit manuel.

Étape 1.La préparation de la surface à souder est préparée. Cela permet à la surface d'être facilement attachée à la soudure.

Étape 2. Cette étape consiste à placer les composants sur la carte. Ces composants semi-conducteurs sont insérés dans les trous pour permettre la soudure.

Étape 3. Au moment où vous avez inséré les câbles, vous êtes censé les chauffer ainsi que les coussinets. Cela permettra à la soudure de fondre.

Étape 4. La prochaine étape est l'application de la soudure sur le joint.

Étape 5.Le point de rencontre de la soudure et du joint est censé être touché. Cela se fait avec un fer jusqu'à ce que la soudure adéquate soit effectuée. Vous êtes alors censé laisser la carte de soudure refroidir.

L'inspection pour vérifier si le conseil a été fait correctement est faite. Ce processus présente les avantages d'un prototypage facile et d'une grande tolérance à la chaleur.

Ils ont de meilleures capacités de traitement de la chaleur et conduisent à des connexions physiques plus solides.

Technologie de montage en surface sur l'assemblage de circuits imprimés semi-conducteurs

Cela implique le montage de composants semi-conducteurs sur la carte de circuit imprimé. Il est largement préféré aujourd'hui par rapport à l'assemblage traversant.

Les composants ici ne sont pas insérés à travers des trous. Les fils sont situés sous les colis. Cela entre en contact avec la surface de la planche.

Il s'agit d'un processus compliqué qui ne peut jamais être entrepris manuellement.

Technologie de montage en surface

Ses principaux avantages sont qu'ils sont automatisés et qu'ils sont donc plus simples et plus rapides. Il permet également la réalisation de modèles plus petits mais très puissants qui sont également plus légers.

Cela est dû au fait que les deux côtés sont disponibles pour le montage de composants semi-conducteurs.

Il est également préféré en raison de sa capacité de charge plus élevée par rapport à l'assemblage traversant.

Les composants semi-conducteurs montés par SMT sont susceptibles d'avoir une résistance et une inductance plus faibles. Cette technique présente également l'avantage d'une capacité de production plus élevée par rapport à la technique du trou traversant.

• Assemblage de circuits imprimés semi-conducteurs à technologie mixte

Lors de la gestion d'applications nécessitant à la fois des capacités SMT et THT, c'est la technologie à utiliser.

Assemblée PCB

Avec cette technologie, vous pourrez intégrer à la fois des composants THT et des composants SMT sur le PCB. La procédure impliquée est discutée ici.

Étape 1.Les composants SMD côté composant sont placés sur le circuit imprimé, puis soudés par refusion

Étape 2.Collez les SMD "côté soudure" en place sur le côté opposé du PCB.

Étape 3. Les dispositifs à trous traversants sont ensuite insérés dans les trous de la carte

Étape 4.Soldering-Tous les composants sont soudés en une seule vague

Étape 5. Il est temps de souder les éléments qui nécessitent une soudure manuelle. Ici, il faut faire très attention pour ne pas interférer avec les composants déjà soudés.

Étape 6.Enfin, l'ensemble est testé et emballé, prêt à être livré au client.

Cette technique est très essentielle à plusieurs égards dans la mesure où de nombreuses applications l'appliquent. Ils peuvent être utilisés dans les appareils de communication, les téléphones intelligents, les cartes de serveur, entre autres.

Les techniques mixtes présentent également un éventail d'avantages qui ne peuvent être obtenus avec d'autres techniques.

Des composants semi-conducteurs importants qui ont des capacités de gestion de puissance élevées et les petits peuvent être fabriqués.

Ceux-ci sont également connus pour être très efficaces. Plus d'espace est également disponible sur le tableau en raison du fait que les deux côtés sont utilisés.

Cela laisse de la place pour plus de composants. De cette manière, par conséquent, les dispositifs résultants sont plus performants à la fois en termes de gestion de la puissance et de vitesses de traitement. En un mot, par conséquent, les PCB à semi-conducteurs assemblés à l'aide de la méthode mixte présentent les excellentes qualités à la fois du SMT et du THT.

Types de cartes de circuits imprimés semi-conducteurs

Certains des types les plus courants de cartes de circuits imprimés semi-conducteurs comprennent :

PCB semi-conducteur

1) PCB à semi-conducteur simple face

Ce sont des cartes de circuits imprimés à semi-conducteurs dont les composants sont montés sur une face. Cela se fait principalement à l'aide d'un assemblage traversant. Cela en fait les cartes de circuits imprimés les plus simples.

Ces PCB sont utilisés pour fabriquer certaines des formes les plus pures de l'électronique. Cela est dû à leur processus d'assemblage simple.

2) PCB semi-conducteurs double face

Ce sont des circuits imprimés à deux couches sur lesquels les composants peuvent être montés. Le cuivre est appliqué des deux côtés du substrat. Ils sont la porte d'entrée vers des appareils électriques complexes.

Dans les circuits imprimés à semi-conducteurs, la technologie de montage en surface ou la méthode mixte est utilisée pour monter les composants dessus.

3) PCB semi-conducteurs multicouches

Tous les PCB semi-conducteurs multicouches ont au moins trois couches de matériau conducteur. Ils se présentent sous différentes formes. Il y a ceux avec quatre couches, six couches, huit couches et bien plus encore.

Ils sont essentiels dans la fabrication d'appareils et d'applications plus complexes.

Les dispositifs à semi-conducteurs sont également montés sur ces cartes en utilisant soit la technologie de montage en surface, soit une méthode mixte en cas de besoin.

4) PCB semi-conducteur rigide

Il s'agit d'un type de PCB semi-conducteur qui ne peut jamais être tordu ni plié dans une autre forme. Ils sont les plus appréciés en termes de compacité.

Selon le nombre de couches qu'ils présentent, l'une des trois procédures de montage de semi-conducteur peut être utilisée. Les PCB semi-conducteurs rigides peuvent être utilisés dans la fabrication de cartes mères d'ordinateurs.

5) PCB de semi-conducteur de circuit flexible

Ils sont fabriqués à partir de substrats plastiques souples comme un polyimide. Ce type de flexibilité les distingue des PCB rigides.

En fonction du nombre de couches dont ils disposent, la procédure de montage préférée est appliquée.

En raison de sa flexibilité, il est utilisé comme connecteur dans diverses applications. Cela les rend utiles dans la plupart des industries sensibles.

6) PCB semi-conducteur rigide-flexible

Ce sont des cartes de circuits imprimés qui utilisent à la fois des technologies de cartes rigides et flexibles. Ce faisant, les avantages des circuits imprimés semi-conducteurs rigides et flexibles leur sont inhérents.

Puisqu'ils sont composés de plusieurs couches, nous utilisons soit la technologie de montage en surface, soit la technologie mixte. Ils prennent peu de place et ont moins de poids, ce qui les rend idéaux pour la plupart des industries.

Application et utilisation des PCB semi-conducteurs

PCB semi-conducteur

1.Équipement audio et vidéo

Les PCB semi-conducteurs sont essentiels dans la construction d'équipements audio et vidéo. Pour qu'ils fonctionnent correctement, ils ont besoin de transistors et de circuits intégrés.

Des exemples de tels incluent les stéréos et les appareils photo numériques.

2. affichage numérique

Les écrans numériques tels que les LED utilisent également des PCB à semi-conducteurs. Pour que ceux-ci fonctionnent efficacement, il existe un besoin de diodes qui sont des composants de PCB semi-conducteurs. Les exemples incluent les téléviseurs LED et les publicités.

3.Systèmes informatiques

Les puces informatiques présentes dans le processeur et la mémoire sont constituées de matériaux semi-conducteurs. Cela permet de minimiser l'espace utilisé.

4. GPS

En raison de leur capacité à minimiser l'espace utilisé et à améliorer l'efficacité, les PCB à semi-conducteurs sont utilisés dans la fabrication de GPS.

5.Systèmes LED

Les diodes électroluminescentes sont des dispositifs semi-conducteurs qui émettent de la lumière lorsqu'une tension directe leur est appliquée.

6.Téléphones mobiles

Les PCB semi-conducteurs sont utilisés dans l'assemblage des téléphones mobiles pour aider à réguler le flux de courant. Ils sont également utilisés dans les écrans LCD des smartphones.

7.Imprimantes

Dans la plupart des cas, les imprimantes ont la capacité de numériser des documents via LED. Ils ont également besoin de transistors pour fonctionner correctement. Cela ne peut être réalisé que lorsque des PCB à semi-conducteurs sont utilisés.

8.Équipement de navigation

Les équipements de navigation sont utilisés pour envoyer des signaux à la fois dans l'industrie aérospatiale et dans les navires à eau.

Cette communication doit être rapide et efficace. En tant que tels, des équipements semi-conducteurs sont utilisés.

9. Systèmes radar et radio

Les systèmes radar et radio envoient également des signaux. Pour une communication efficace, il est nécessaire d'incorporer des semi-conducteurs dans les PCB utilisés.

10.Montres intelligentes

Ceux-ci reposent également sur des diodes pour l'affichage. Leurs PCB doivent être intercalés avec des semi-conducteurs à des fins d'affichage.

11. électronique grand public

Pour plus d'efficacité dans la circulation des courants électriques et l'efficacité, l'électronique grand public est fabriquée à l'aide de circuits imprimés à semi-conducteurs. Ceux-ci incluent les téléviseurs, les ordinateurs et les , entre autres.

12.Systèmes de sûreté et de sécurité

Les systèmes de sécurité tels que les CCTV doivent incorporer des PCB à semi-conducteurs. Ceci est essentiel pour la capture d'images et leur affichage ultérieur sur un écran LED.

13.Systèmes automobiles

Les fonctionnalités automobiles telles que la radio doivent utiliser ces circuits imprimés à semi-conducteurs. Cela est dû à leur dépendance à l'énergie électrique qui les rend fonctionnels.

14.Équipement de télécommunications

Les gadgets de télécommunication, y compris les smartphones, reposent sur des circuits imprimés à semi-conducteurs pour fonctionner correctement. Ils ont par exemple besoin de diodes pour rendre leurs écrans fonctionnels.

15.Équipement militaire

Les équipements militaires tels que les talkies-walkies nécessitent des fonctionnalités qui rendront la communication transmissible efficacement.

Cela devrait être fait sans tenir compte de l'emplacement. De tels produits ne peuvent être archivés qu'avec l'utilisation de PCB semi-conducteurs.

Conclusion

Les PCB semi-conducteurs jouent un rôle très important dans la fabrication d'un certain nombre d'appareils. Ils sont bon marché et ont une très longue durée de vie.

Avec le processus d'assemblage et de fabrication élaboré, vous êtes assuré que le circuit imprimé semi-conducteur peut répondre à vos besoins.

Le prototypage est important avant de déployer le PCB semi-conducteur final. Cela aide à s'assurer qu'il n'y a pas de défauts qui pourraient entraîner un dysfonctionnement du PCB.

Le processus de montage des composants que vous utilisez doit être compatible avec le nombre de couches de votre circuit imprimé semi-conducteur.

Pour toute question sur les circuits imprimés semi-conducteurs, vous pouvez vous adresser à notre équipe technique maintenant!