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Conception de circuits imprimés multicouches

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De nos jours, nos appareils deviennent de plus en plus portables, en même temps les composants à l'intérieur deviennent plus petits mais offrent de meilleures performances - une vitesse plus élevée et une densité de puissance plus élevée, toutes ces exigences sont nécessaires pour être fonctionnelles dans une zone plus petite, c'est exactement ce qu'est un multicouche La conception de PCB peut offrir.

Avant de commencer la conception de votre PCB multicouche, il est important que vous compreniez comment un PCB multicouche est construit, par exemple :

  • Connaître les matières premières que votre fabricant de PCB connaît (ou utilise habituellement), donc les bons noyaux et PP (pré-imprégnés) sont utilisés, c'est très important pour votre carte de circuit imprimé multicouche contrôle d'impédance.
  • Déterminez le nombre de couches et d'empilement requis, cela peut être modifié lors de la conception de la carte de circuit imprimé si les autres éléments seront affectés, vous ne voulez pas recommencer votre conception et perdre du temps, donc cela nécessite également à bien planifier.

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Venture propose une sélection complète de logiciels de conception de circuits imprimés multicouches et de mise en page de circuits imprimés, tels que Cadence Allegro\ORCAD, Mentor WG\PADS, Protel99\Altium Designer (AD)..etc. Veuillez nous indiquer les outils EDA que vous n'utiliserez pas dans votre projet, nos logiciels les plus fréquemment utilisés sont Eagle, Altium Designer, Protel (Protel PCB design), PADS.

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PCB multicouche - Le guide ultime

conception de circuits imprimés multicouches

Les PCB multicouches jouent un rôle essentiel dans les circuits électriques modernes.

Cela est dû à leur conception robuste, leurs capacités multifonctionnelles et robustes.

Mais, pour obtenir la meilleure carte de circuit imprimé multicouche, vous devez comprendre tous les détails complexes de ces PCB.

C'est exactement ce que ce guide explore - d'une définition de base, des avantages, des inconvénients, de la classification, des conseils de conception, de l'approvisionnement en composants, de l'approvisionnement en matériaux et du prototypage au processus d'assemblage, entre autres.

Commençons:

Qu'est-ce qu'un PCB multicouche ?

Les cartes de circuits imprimés peuvent être classées en fonction du nombre de couches de matériaux conducteurs dont elles sont constituées. Sur cette base, nous classons généralement les PCB en simple couche, double couche ou multicouche.

 PCB monocouche

PCB double couche PCB double couche

PCB multicouche

PCB Multilayer

Pendant longtemps, seuls les PCB simple et double couche existaient. Cependant, il y a eu des changements dans l'industrie électronique qui ont exigé des PCB plus complexes.

Les options disponibles avaient des contraintes de conception qui les rendaient indésirables pour les avancées les plus sophistiquées de l'électronique. Cela a nécessité la nouvelle conception avec plusieurs couches.

Un PCB multicouche est une carte de circuit imprimé qui comporte plus de deux couches de couches de feuille de cuivre conductrices.

Ces panneaux sont laminés et collés entre des couches de matériaux isolants de protection contre la chaleur. Tout PCB comportant trois couches ou plus de matériau conducteur entre donc dans cette catégorie.

Un PCB multicouche assemble donc deux ou plusieurs PCB double couche, ou une combinaison de circuits imprimés double et simple couche. La principale raison en est généralement d'augmenter la surface de câblage.

Les PCB multicouches sont généralement pour la plupart rigides car il est très difficile de réaliser les nombreuses couches dans un format de PCB flexible.

PCB multicouches

PCB multicouche – Photo courtoisie : Les projets d'ingénierie

Routes, tels que des vias borgnes et enterrés, sont utilisés pour réaliser des connexions électriques entre les couches.

L'agencement est tel que deux couches sont placées sur la surface pour connecter le PCB avec l'environnement extérieur.

Généralement, les couches des PCB sont en nombre pair. C'est principalement parce que les nombres impairs sont sujets à des problèmes comme le gauchissement.

Le nombre de couches dépend généralement de l'application, mais se situe généralement entre quatre et douze couches.

Essentiellement, vous trouverez la plupart des applications nécessitant entre quatre et huit couches. Cependant, les applications comme les smartphones utilisent principalement douze couches.

Il existe cependant des applications uniques qui nécessitent des PCB avec de très nombreuses couches. Vous trouverez donc des PCB avec jusqu'à 100 couches, mais ceux-ci sont très rares car ils n'ont que peu de domaines d'application.

Circuits imprimés monocouche vs multicouches

Les PCB multicouches et les PCB monocouches présentent plusieurs différences évidentes, allant de leur conception à leurs fonctionnalités. Cependant, ils présentent également certaines similitudes, notamment dans les matériaux utilisés dans la fabrication.

Pour vous aider à choisir la meilleure option pour vos besoins spécifiques, comparons brièvement les deux. Nous baserons notre comparaison sur des facteurs tels que le poids, la taille, le coût et la densité d'assemblage de la carte.

PCB monocouche vs multicouchePCB monocouche vs multicouche

·Taille

Les PCB monocouches sont plus grands que les PCB multicouches. En effet, ils ont besoin d'une plus grande surface pour répondre à tout besoin de circuits améliorés.

Les PCB multicouches, quant à eux, prennent en charge les besoins en surface plus importante grâce aux couches supplémentaires.

Les PCB multicouches haute capacité peuvent donc s'intégrer dans de petits appareils comme les smartphones. Les PCB monocouches haute capacité nécessiteraient des produits très volumineux pour les accueillir.

·Poids

Réaliser des applications électriques complexes avec des PCB à une seule couche signifierait beaucoup de volume. En effet, vous devrez utiliser autant de connecteurs et d'autres composants pour relier les circuits imprimés individuels.

Une solution PCB multicouche très légère peut atteindre le même niveau de performance. C'est parce qu'ils n'ont pas besoin d'interconnexions complexes puisque tout est dans une seule carte compacte.

·Densité d'assemblage

Dans les PCB monocouches, l'assemblage dépend uniquement de la surface du circuit imprimé.

Les PCB multicouches, cependant, atteignent une densité plus élevée grâce à la superposition. Cela garantit également une plus grande fonctionnalité pour un PCB plus petit.

·Fonctionnalité de conception

Sur la base des différences ci-dessus, les PCB multicouches ont une fonctionnalité supérieure par rapport aux PCB monocouches.

Ceci est également facilité par l'incorporation d'autres facteurs tels que les caractéristiques d'impédance contrôlée et un meilleur blindage EMI.

·Coût

Le coût de conception et de fabrication des PCB multicouches dépasse de loin celui des PCB monocouche. Cela est notamment dû à la technologie sophistiquée impliquée et au haut niveau d'expertise qu'elle exige.

Cependant, en cours d'utilisation, les PCB multicouches ont généralement tendance à être moins chers à manipuler en termes de câblage et de transport. Ils sont également plus durables et plus faciles à entretenir, donc peut-être moins chers à long terme.

Vous devrez donc essentiellement vous poser les questions suivantes pour décider d'opter pour des PCB monocouches ou multicouches :

  • La durabilité est-elle un problème ? Si oui, vous feriez mieux d'opter pour un PCB multicouche
  • Quel est votre budget? Si vous travaillez avec un budget modeste, le PCB monocouche est le meilleur
  • Quelle est la complexité de votre besoin de fonctionnalités ? Si vous ciblez l'électronique sophistiquée, vous aurez besoin de plusieurs couches
  • Quelle taille de tableau visez-vous ? Avec le PCB multicouche, vous pouvez avoir une plus grande fonctionnalité avec de très petites tailles de carte.
  • Dans combien de temps avez-vous besoin du PCB ? Les PCB multicouches nécessitent un délai de livraison plus long et ne sont donc peut-être pas la meilleure option si vous avez besoin des cartes rapidement

Avantages des PCB multicouches

Comme nous l'avons déjà mentionné dans la définition des PCB multicouches, ces PCB sont conçus pour de meilleures performances que leurs prédécesseurs.

Ils présentent donc plusieurs avantages, notamment en termes de performances. Explorons donc ces avantages.

Circuit imprimé multicouche

Circuit imprimé multicouche – Photo courtoisie : The Engineering Project

i.Construction légère

Les performances de plusieurs circuits imprimés double couche sont regroupées en un seul circuit imprimé multicouche. Cela élimine le besoin de plusieurs connecteurs, réduisant ainsi le poids et améliorant la mobilité.

ii.Taille

La possibilité d'atteindre les performances de nombreux circuits imprimés à double couche dans un seul circuit imprimé signifie une électronique plus petite mais puissante. Cela a conduit à des gadgets petits mais très sophistiqués comme les tablettes et les smartphones

iii. Durabilité

Les PCB multicouches sont plus durables en raison de leur conception - ils ont plusieurs couches d'isolation entre les couches. Cela conduit à une planche très fortement collée, au lieu de plusieurs planches lâches.

iv. Amélioration de la qualité

Ces PCB sont plus fiables et de meilleure qualité que les PCB double couche. Cela est particulièrement dû à la planification et à la fabrication complexes et élaborées impliquées.

v. Meilleure fonctionnalité et puissance

L'incorporation d'une haute densité de couches dans un PCB permet des performances élevées des PCB. Les cartes sont plus connectives, avec des propriétés électriques innées qui conduisent à une meilleure vitesse même pour les petits PCB ioniques.

vi. Offre un point de connexion unique

En tant qu'unité unique, les PCB multicouches présentent un seul point de connexion, ce qui facilite la conception du produit final. Le fabricant n'a besoin d'inclure qu'un seul point de connexion, ce qui est généralement plus souhaitable pour la plupart des utilisateurs finaux de produits électroniques

En raison de ces avantages, les PCB multicouches dépassent rapidement les PCB double couche. C'est notamment parce que les PCB hautes performances mais plus petits et plus légers permettent d'économiser de l'espace et d'avoir une meilleure portabilité.

Inconvénients des PCB multicouches

Même si ces PCB présentent plusieurs avantages qui les rendent plus désirables, ils présentent également certains inconvénients.

Nous allons maintenant voir certaines des caractéristiques qui peuvent rendre les PCB multicouches peu attractifs pour certaines applications.

PCB multicouche

 PCB multicouche

Ils comprennent:

 i.Disponibilité limitée

Il existe très peu de fabricants capables de produire des PCB multicouches. Cela est principalement dû aux machines coûteuses nécessaires à la production de PCB multicouches.

Complexité du processus de production

Les PCB multicouches sont plus complexes et impliquent généralement un processus de production compliqué et délicat. Toute petite erreur dans le processus peut compromettre les performances du PCB, il faut donc faire très attention.

ii.Des temps de production plus longs

Les taux de rotation lors de la production de PCB multicouches sont très faibles. Ceci est dû à la complexité des PCB. Cela peut être un gros défi lorsque vous traitez plusieurs commandes en même temps.

iii.Le processus de conception est trop technique

Le processus de conception de PCB multicouches est à lui seul très complexe et prend beaucoup de temps. Il faut des compétences extrêmes pour concevoir des interconnexions parfaites entre les couches et atténuer la diaphonie et l'impédance en même temps.

iv.Ils sont coûteux

Le niveau de compétences requis, les machines coûteuses et le processus de production long et compliqué rendent ces PCB très coûteux.

Le processus est si complexe que les retouches sont presque impossibles en cas d'erreurs lors de la production. Cela entraîne beaucoup de pertes car ces planches sont des rebuts rendus.

En raison de leur coût élevé, les PCB multicouches sont restés moins populaires malgré tous les atouts qu'ils ont

Cependant, là où la petite taille et les hautes performances sont nécessaires, vous ne pouvez pas vous passer des PCB multicouches.

Il est fort probable que des options de production moins chères seront réalisées et que les entreprises s'aventureront davantage dans les PCB multicouches. Sur la base des avantages que nous avons examinés plus tôt, c'est en effet une entreprise louable pour les scientifiques d'investir dans cela.

Si cela se produit, les PCB à simple et double couche commenceront lentement à disparaître, bien qu'ils ne disparaissent pas complètement.

Types de cartes de circuits imprimés multicouches

Certains des types les plus courants de cartes de circuits imprimés multicouches comprennent :

PCB multicouches rigides

Le PCB multicouche rigide est un PCB qui ne peut pas être plié ou tordu. C'est parce qu'il a un raidisseur FR4 qui lui donne la rigidité.

Le matériau de base de ces PCB rigides est généralement un substrat rigide pour garantir que le panneau est rigide et solide.

PCB rigide

PCB rigide

En termes simples, un PCB multicouche rigide est une carte de circuit imprimé multicouche dont la forme ne peut pas changer après l'installation. Il a généralement une très longue durée de vie et est l'option la plus puissante des types de PCB multicouches

C'est le circuit imprimé multicouche le plus utilisé en raison de sa résistance et de sa durée de vie. Une carte mère d'ordinateur est un exemple de PCB multicouche rigide. Il est utilisé dans la RAM, le GPU et le CPU de l'ordinateur

Un PCB multicouche rigide peut avoir jusqu'à plus de 12 couches.

Circuits imprimés flexibles multicouches

Ceux-ci sont circuits flexibles avec trois ou plusieurs couches de conducteurs.

Les PCB multicouches flexibles sont fabriqués en combinant plusieurs circuits simples ou double face. Les ingénieurs y parviennent en utilisant des connexions complexes, des technologies de blindage et de montage en surface utilisant une conception multicouche.

Les couches sont, dans la plupart des cas, connectées à l'aide de trous métallisés.

Ils peuvent avoir des couches qui sont continuellement laminées ensemble, mais ce n'est pas toujours le cas. Si vous avez besoin d'une flexibilité maximale, le laminage continu n'est pas approprié.

PCB flexible

PCB flexible

En effet, la stratification continue conduit généralement à une rigidité accrue avec chaque couche supplémentaire. Pour cela, les zones de flexion ou de pliage ne sont pas collées.

Le nombre de couches détermine généralement la difficulté de fabriquer ces PCB. Ceci est dû à la nécessité d'incorporer de plus en plus de couches isolantes et adhésives.

Obtenir une bonne isolation tout en conservant la flexibilité nécessite des machines de pointe que seules quelques entreprises possèdent.

Les PCB multicouches flexibles présentent l'avantage de réduire davantage la taille et le poids du boîtier. En effet, les circuits flexibles utilisent des substrats diélectriques très fins.

Cela donne une conception simplifiée; par conséquent, il n'y a pas besoin de planches rigides encombrantes. C'est ce qui rend ces PCB de plus en plus désirables.

Les autres avantages généraux des PCB multicouches flexibles incluent :

  • Réduction des erreurs d'assemblage
  • Réduction du temps et des coûts d'assemblage
  • Liberté de conception
  • Flexibilité lors de l'installation
  • Applications haute densité
  • Flux d'air amélioré
  • Dissipation thermique accrue
  • Fiabilité accrue du système
  • Remplacement de fil point à point
  • Fiabilité et durabilité
  • Routages répétables
  • Géométrie de circuit simplifiée

En raison de ces avantages, les PCB multicouches flexibles sont largement utilisés dans des industries telles que l'aérospatiale, où la réduction de poids est une nécessité.

PCB multicouches Rigid-Flex

Il s'agit d'un type de PCB multicouche qui combine les technologies de circuits imprimés rigides et flexibles. Il se compose d'une ou plusieurs cartes de circuits imprimés multicouches rigides qui sont fixées à une carte de circuits imprimés flexible.

Conception de carte PCB rigide et flexible

Conception de carte PCB rigide et flexible

L'avantage de ce type de PCB est qu'il apporte la force du PCB multicouche rigide et la flexibilité du PCB flexible en une seule unité. Cela signifie que l'espace occupé par la planche est minimisé en pliant la partie flexible de la planche.

Cependant, plus les couches de la section flexible sont nombreuses, plus elle devient rigide. Cela signifie que vous n'aurez peut-être pas beaucoup de couches si votre principale préoccupation est la flexibilité du tableau.

Les circuits imprimés multicouches rigides et flexibles sont largement utilisés, en particulier lorsque l'espace et le poids sont un problème, tandis que les performances doivent également être maintenues à un niveau élevé.

L'un de ces domaines d'application est l'industrie aérospatiale.

Matériaux pour PCB multicouches

Les matériaux utilisés dans le processus de stratification de PCB multicouches comprennent le noyau de la couche interne, le préimprégné (qui est un tissu de verre tissé avec de l'époxy) et des feuilles de feuille de cuivre.

Cependant, chaque fois que le mot matériau est mentionné dans la fabrication de PCB, il est principalement utilisé pour désigner le matériau de base de la carte.

Le choix du matériau pour les PCB dépend généralement de nombreux facteurs. Cependant, les matériaux sont principalement classés en fonction de l'inflammabilité, de la stabilité à haute température et de l'absorption d'humidité du panneau.

Ceci, malheureusement, ignore des paramètres tels que la résistivité et la constante diélectrique du matériau.

Le classement des matériaux stratifiés est généralement basé sur la résistance au feu (FR) du matériau. Le matériau le moins ignifuge est classé FR-1, tandis que le plus ignifuge est FR-5, comme indiqué dans ce tableau.

DÉSIGNATION DE GRADEMATÉRIEL/COMMENTAIRES
FR-1

Matériel: Papier/phénolique

-poinçonnable à température ambiante

- a une faible résistance à l'humidité.

FR-2

Matériel: Papier/phénolique

-adapté aux équipements grand public PCB à simple face

-meilleure résistance à l'humidité que le FR-1.

FR-3

Matériau : papier/époxy

-offre un bon équilibre entre de bonnes caractéristiques électriques et mécaniques.

FR-4

Matériau : tissu de verre/époxy

- possède d'excellentes propriétés mécaniques et électriques.

FR-5

Matériau : tissu de verre/époxy

-haute résistance aux températures élevées

-a des propriétés auto-extinguibles.

G10

Matériau : tissu de verre/époxy

-haute résistance d'isolement

-force d'adhérence la plus élevée des stratifiés de verre

- A également une résistance élevée à l'humidité.

G11

Matériau : Tissu de verre/époxy :

-rétention élevée de résistance à la flexion à haute température

-extrême résistance aux solvants.

En raison de ses fortes caractéristiques, la plupart des fabricants utilisent le FR-4 pour les PCB. Le FR-2 est également utilisé dans certains cas mais ne convient pas aux PCB multicouches.

Une autre raison pour laquelle FR-4 est principalement utilisé parce que de nombreux fabricants et fournisseurs ont déjà défini leur outillage pour cela. Il peut être coûteux de changer de cela pour accueillir les autres options.

Matériau FR4 pour PCB

 Matériau FR4 pour PCB

Lors de la fabrication de circuits imprimés multicouches pour des applications à très haute fréquence, il peut s'avérer préférable d'envisager un substrat de carte en téflon ou en céramique. Cependant, plus votre choix de matériau de substrat est exotique, plus cela vous coûtera cher.

Lors du choix du matériau du panneau, un facteur auquel il faut prêter une grande attention est l'absorption d'humidité du matériau.

En effet, cela affecte les caractéristiques de performance, telles que la résistance de surface et les fuites diélectriques. Cela affecte également la stabilité des matériaux et les claquages ​​et arcs à haute tension.

N'oubliez pas que les PCB multicouches sont très coûteux et que vous ne voulez pas vous retrouver avec des cartes qui ne dureront pas.

Les températures de fonctionnement doivent également être une considération clé. Dans la plupart des cas, les PCB multicouches sont utilisés dans des applications à haute température.

Les températures peuvent parfois monter très haut, surtout si la carte est positionnée à proximité d'un autre circuit qui génère beaucoup de chaleur. Pour cette raison, vous devez opter pour un matériau avec la meilleure température de fonctionnement pour l'application souhaitée.

Conseils de conception de PCB multicouches

Lors de la conception de votre PCB multicouche, quelques conseils sont toujours utiles. Si vous ne les suivez pas, vous risquez de vous retrouver avec des problèmes comme un déséquilibre de charge lors de la pression des planches.

Les conceptions asymétriques ou les conceptions impliquant des couches d'épaisseurs différentes entraînent généralement une torsion/arc.

Pour éviter de tels problèmes dans la conception de circuits imprimés multicouches, la zone centrale d'intérêt est généralement l'empilement. Les décisions que vous prenez sur votre empilement de couches doivent être guidées par des considérations sur la fonctionnalité, la fabrication et le déploiement.

Les conseils suivants vous aideront à obtenir le meilleur lors de la conception de votre carte de circuit imprimé multicouche.

1.Optimiser la taille du tableau

Commencez toujours par définir la taille de votre tableau, car cela guidera votre sélection sur les autres attributs. Pour déterminer la meilleure taille de planche, vous devrez tenir compte des éléments suivants :

  • Le nombre de composants à loger sur la carte
  • La taille des composants
  • Emplacement-où vous avez l'intention de monter la carte, et
  • La tolérance du sous-traitant pour l'espacement, les dégagements et les trous de perçage

2.Optimisez la conception de vos calques

La conception de vos couches doit dépendre des types de signaux. Par exemple, vous pouvez utiliser l'équation suivante pour déterminer le nombre de couches dont vous aurez besoin :

Densité de NIP

Densité de NIP

Si une impédance fixe ou contrôlée est utilisée, vous devez également tenir compte de vos exigences d'impédance.

3.Optimisez votre choix de vias

Votre sélection de vias, qu'ils soient borgnes, traversants, enterrés ou via in pad, affecte la complexité de la fabrication, d'où la qualité du PCB. Vous devez donc vous assurer que votre choix correspond le mieux à vos besoins de fonctionnalité.

4. Sélection des matériaux

Sélectionnez le meilleur matériau pour chaque couche de votre PCB, en fonction de vos besoins de fonctionnalité. Cependant, vous devez vous assurer que les couches de signal et la distribution des plans sur la pile sont symétriques. Ils doivent prendre en charge une bonne intégrité du signal.

5.Optimiser la fabrication de la carte

Une fois que vous avez travaillé sur la conception, vous devez choisir le meilleur fabricant sous contrat. Cela aidera à assurer l'exactitude. Vous devez également choisir les meilleures options de masquage de soudure et les meilleurs paramètres de trace, entre autres directives DFM.

Approvisionnement en composants PCB multicouches

Lorsque vous réfléchissez à la conception et à la fabrication de votre circuit imprimé multicouche, vous devez garder à l'esprit que vous aurez besoin composants de circuits imprimés.

La carte ne peut pas fonctionner seule sans ajouter les composants et autres pièces, chacune remplissant une fonction spécifique.

Composants PCB multicouches

 Composants PCB multicouches

Vous ne pourrez probablement pas produire tous les composants dont vous avez besoin. Vous devez donc commencer à vous préparer et à vous procurer ces composants suffisamment tôt.

Armé de votre nomenclature (BOM), assurez-vous de commander exactement comme indiqué dans celui-ci. Votre nomenclature complète contient principalement les informations suivantes :

  • Le nombre de composants et de matériaux nécessaires
  • Codes (indicateurs de référence) utilisés pour identifier les pièces individuelles
  • Les spécifications des composants et des matériaux, en unités telles que les farads et les ohms
  • Empreinte, qui est l'emplacement/la position de chaque composant sur la carte PCB prototype
  • Référence fabricant

Lors du choix des composants, les considérations suivantes devraient vous guider

  • Ajustement fonctionnel : le composant sera-t-il capable de faire exactement ce que vous voulez qu'il fasse ?
  • Disponibilité : est-il disponible (sous la forme spécifiée) en quantités adéquates maintenant auprès d'au moins un fournisseur en ligne important ?
  • Qualité : le composant est-il suffisamment durable ?
  • Prix ​​: Cela ne devrait pas être la première considération. Cependant, avec les autres points pris en charge, obtenez-vous une option raisonnablement abordable ?
  • Crédibilité du fabricant : Ce sera une considération très critique si vous voulez obtenir les meilleurs composants.

N'oubliez pas que les PCB multicouches sont très chers et que vous ne voulez même pas perdre une seule carte à cause de problèmes avec le composant. La crédibilité du fournisseur est donc une considération très importante.

Depuis combien de temps l'entreprise existe-t-elle ?

Avez-vous déjà travaillé avec eux ? Si non, êtes-vous sûr qu'ils fabriquent des pièces avec un rapport qualité-prix élevé ?

En résumé, vérifiez les attributs suivants sur l'entreprise :

  • Fiabilité
  • Frais et délais d'expédition
  • Garantie
  • Avancement technologique des fournisseurs
  • Expériences
  • Professionnalisme

Consultez également les avis des clients précédents. Cependant, ceux-ci ne sont pas toujours absolument fiables et doivent être vérifiés avec d'autres attributs

Processus de conception de PCB multicouches

Nous avons déjà examiné quelques conseils essentiels lors de la conception de PCB multicouches. Dans ce chapitre, nous allons maintenant examiner le processus étape par étape de conception d'un PCB multicouche.

Avant d'en arriver là, soulignons quelques considérations clés à prendre en compte.

Couches de plan négatif : ce sont les couches que vous utilisez pour créer des plans d'alimentation et de masse sur la disposition de votre PCB multicouche.

Configurez toujours les formes d'empreintes de vos patins avec les dégagements de plan négatifs appropriés. Ne pas le faire conduit généralement à un court-circuit.

Conception de circuits imprimés multicouches

 Conception de circuits imprimés multicouches

Formes de pad sur les couches de signal internes : certains pads utilisent des formes de pad différentes sur les couches externes que sur les couches internes.

Vous devrez donc configurer votre bibliothèque pour PCB multicouche pour vous assurer d'obtenir les formes de pastilles souhaitées.

Pièces de dessin : assurez-vous de modifier les logos, les tableaux et les vues de PCB en fonction de vos cartes multicouches.

Une fois ces considérations critiques bien prises en compte, nous pouvons maintenant passer à l'examen du processus réel de conception de PCB multicouches.

Il est important de reconnaître qu'il existe différents logiciels qui peuvent être utilisés pour concevoir des PCB multicouches. En fonction de vos préférences et de votre expérience ; vous pouvez utiliser ORCAD, ENGLE CAD et KICAD parmi les nombreuses options logicielles disponibles.

Dans ce guide, cependant, nous examinerons la conception de PCB multicouches à l'aide de KiCad. Ce faisant, les étapes habituelles de conception de circuits imprimés à l'aide de KiCad restent. Pour tous les PCB, ce processus implique généralement deux étapes simples, qui sont résumées :

  • Réaliser le schéma de principe, et
  • Conception de la mise en page

Avant d'en arriver là, cependant, examinons certaines procédures spéciales lorsqu'il s'agit de PCB multicouches.

Étape 1. Sélectionnez le nombre de couches

Après avoir ouvert le logiciel, choisissez le nombre de couches que vous souhaitez que votre PCB ait. Pour ce faire, cliquez sur l'onglet "Règles de conception", puis sur "Configuration des calques".

Dans la fenêtre qui apparaît, sélectionnez le nombre de couches que vous voulez que votre PCB ait. C'est là que vous affectez également les couches de signal, d'alimentation et de masse.

Vous trouverez peut-être nécessaire d'avoir plus de couches si vous avez besoin de plus d'interconnexions pour réduire l'espace

Étape 2. Modifier la conception du PCB

Sélectionnez le calque de travail en utilisant l'onglet "Visibles" qui se trouve sur le côté droit de la fenêtre.

Pour définir le type de via (borgne, enterré ou traversant), cliquez avec le bouton droit de la souris et sélectionnez via. Sélectionnez la couche que vous souhaitez que le via atteigne.

Faites attention à l'endroit où connecter le via, car toutes les pistes ne peuvent pas être connectées à des vias.

Remarque :

Si vous avez besoin de plusieurs connexions de masse et d'alimentation, vous devrez attribuer des couches distinctes pour la masse et l'alimentation afin d'éviter toute confusion.

Ceci pris en compte, la procédure habituelle de conception des PCB peut alors prendre la forme suivante :

1)Faire le diagramme schématique

Appelé Eeschema, c'est là que vous créez le schéma électrique décrivant le circuit prévu.

Pour dessiner le schéma, vous sélectionnerez des symboles dans la bibliothèque et les ajouterez à la feuille schématique. Utilisez l'éditeur de bibliothèque schématique pour créer tout composant qui n'existe pas dans la bibliothèque.

Ensuite, vous devrez effectuer une vérification régulière des règles électriques pour détecter les défauts.

Il y a deux choses à prendre en compte avant de passer de ce point à Pcb new :

  1. Tout d'abord, associez les composants dans "Eeschema" aux empreintes
  2. Créez un fichier netlist avec les informations que Pcbnew utilisera pour configurer la feuille de mise en page.

2)Conception de la mise en page

Ici, vous utilisez une netlist générée à partir de l'Eeschema pour développer la mise en page. Il s'agit de positionner les empreintes sur la tôle et de les câbler.

Exécutez une vérification des règles de conception pour détecter les défauts de la carte. Faites attention aux traces trop proches des pastilles, aux empreintes qui se chevauchent et à tout autre défaut.

Enfin, exportez les informations de mise en page dans un fichier gerber, qui sera utilisé par le fabricant pour fabriquer le PCB.

Technologie utilisée dans la conception de cartes de circuits imprimés multicouches

Certaines des technologies les plus courantes dont vous aurez besoin lors de la conception de PCB multicouches incluent les suivantes :

·Logiciel de conception de circuits imprimés multicouches

Comme nous l'avons déjà mentionné dans la section de conception de PCB multicouches, Logiciel de conception de PCB est une partie essentielle du processus de conception.

Il vous aide à générer la structure de la connexion mécanique et de câblage du PCB à partir de la netlist.

Il vous aide à placer cette structure de connexion sur des multicouches et à générer des fichiers de conception assistée par ordinateur. Cette CAO est essentielle dans la fabrication du PCB.

Il existe plusieurs options logicielles de conception de PCB que vous pouvez utiliser pour concevoir votre PCB multicouche. Cependant, certains sont plus largement utilisés que d'autres, notamment en raison de leur interface plus simple, entre autres raisons.

Optez toujours pour un logiciel de conception facile à utiliser et qui a fait ses preuves et qui a prouvé qu'il produisait les résultats souhaités.

Voici quelques-uns des logiciels couramment utilisés lors de la conception de PCB multicouches.

·Conception pour la fabrication (DFM)

DFM vise à concevoir des pièces et des composants de produits pour faciliter la production. L'objectif est d'obtenir de bons produits à moindre coût. Il s'agit donc de simplifier, d'optimiser et d'affiner la conception du produit.

Le DFM doit être effectué suffisamment tôt, avant de commencer l'outillage.

Toutes les parties prenantes doivent être incluses dans le DFM. Les concepteurs, les ingénieurs, les sous-traitants, les fournisseurs de matériaux et les constructeurs de moules doivent tous être impliqués. Cela évitera les problèmes potentiels avec la conception.

Les principes suivants doivent toujours guider DFM

  • Processus
  • Matières
  • Efficace
  • Environment
  • Conformité/Tests

Conception assistée par ordinateur pour carte de circuit imprimé multicouche

Comme nous l'avons déjà vu, la CAO est très importante dans la fabrication d'un PCB. Il s'agit d'utiliser un logiciel informatique pour générer, modifier et optimiser une partie ou des parties du PCB.

Cela augmente la précision et l'exactitude et aide à intégrer le plan de conception à la nomenclature.

Avantages de la CAO

  • Il rend l'automatisation précise et simple et la modélisation des processus (automatisation de la conception mécanique)
  • Il permet la fabrication assistée par ordinateur
  • Il améliore la précision de l'analyse dimensionnelle
  • Il offre une très faible marge d'erreur entre les pièces

Processus de prototypage de PCB multicouche

Le prototypage est une partie essentielle de votre processus de fabrication de PCB. Cela vous aidera à éviter le gaspillage et les dépenses inutiles.

Les PCB multicouches sont très coûteux, vous ne voulez donc pas en perdre quelques-uns à cause de simples erreurs de fabrication.

Prototypage de circuits imprimés multicouches

Prototypage de circuits imprimés multicouches

Vous pourrez tester votre prototype et faire des ajustements si nécessaire. De cette façon, vous ne commandez la production en série des PCB que lorsque vous êtes satisfait des qualités.

Le processus de prototypage de PCB multicouches suit les étapes suivantes - j'ai divisé l'ensemble du processus en trois étapes principales : conception, fabrication et assemblage.

Veuillez noter que nous avons des explications plus détaillées sur certaines de ces étapes dans d'autres sections de ce guide. Nous n'en donnerons donc ici qu'un bref aperçu.

Un design

Étape 1 : Concevoir votre prototype de circuit imprimé

C'est la base de votre processus de prototypage de PCB multicouche.

La procédure de conception de votre PCB est décrite dans la section Conception de PCB multicouches de ce guide. Suivez cette procédure pour créer la conception de votre prototype de circuit imprimé à l'aide d'un logiciel de votre choix.

Remarque :

Si vous construisez un prototype de PCB personnalisé, vous pouvez acheter des maquettes et des perfboards qui sont généralement disponibles en ligne.

Ces planches ont généralement certaines parties déjà faites, comme les trous sur la planche. Ils permettent donc de gagner du temps si vous cherchez à créer un prototype personnalisé.

Étape 2 : Créer une nomenclature (BOM)

Une nomenclature est une liste de tous les composants et matériaux dont vous avez besoin pour produire le prototype de carte PCB.

Nous avons déjà vu le contenu de la nomenclature dans la partie « sourcing composants » de ce guide.

BON

BON

À l'aide de la nomenclature, l'ingénieur de mise en page et l'ingénieur de composants assembleront les bons composants et matériaux.

Étape 3 : Concevoir des routages PCB

En tenant compte de facteurs tels que les niveaux de puissance et la sensibilité au bruit, connectez les traces sur la carte. Vous devez le faire sur la base des informations contenues dans le gerber obtenu à partir de la phase de conception.

Remarque :

Effectuez des vérifications régulières de votre prototype à chaque étape afin de pouvoir corriger les éventuelles erreurs suffisamment tôt. Les problèmes à vérifier incluent les points de chaleur et les incohérences de température.

Les autres vérifications comprennent la vérification électrique (ERC) et la vérification de la disposition par rapport au schéma (LVS) et de l'antenne. Vous ne devez passer à l'étape suivante qu'une fois que votre prototype a réussi ces tests.

B.Fabrication

Une fois la conception terminée, créez un film photo du prototype de PCB pour chaque couche et masque de soudure.

Les étapes suivantes constituent le processus de fabrication du prototype de PCB multicouche. Je les détaillerai dans notre prochain chapitre. Je vais donc les énumérer, avec juste quelques précisions si nécessaire.

Ils comprennent:

Étape 4 : Impression des couches internes

Ici, vous commencerez à imprimer les couches internes de la carte de circuit imprimé multicouche.

Étape 5 : Alignement des calques

Alignez la couche intérieure, la feuille de cuivre et le préimprégné avec précision, puis combinez-les pour obtenir un panneau stratifié

Étape 6 : Percer des trous

Le point principal ici est d'assurer la précision lors du perçage des trous. La précision est un must!

Étape 7: placage de cuivre

Il s'agit de fournir une surface pour la galvanoplastie sur la surface et les trous.

À partir de là, d'autres processus comprendront les éléments suivants :

  • Imagerie de la couche externe
  • Cuivre et étamage
  • Gravure finale
  • Application d'un masque de soudure
  • Application de la finition de surface
  • Processus de sérigraphie
  • Couper la planche

Il s'agit de la dernière étape de la fabrication du panneau. À partir de là, votre carte est prête à être assemblée.

Avant de commencer à assembler votre prototype de carte PCB multicouche, vous devez d'abord vous assurer d'avoir tous les composants.

La nomenclature (BOM) que vous avez créée précédemment devrait vous guider dans l'approvisionnement des composants. Assurez-vous de respecter toutes les spécifications des composants contenues dans la nomenclature.

Vous êtes maintenant prêt à commencer à assembler votre prototype de PCB multicouche.

C.Assemblage

Conception de circuits imprimés multicouches

Conception de circuits imprimés multicouches

Pochoir en pâte à souder

Commencez par appliquer une pâte à souder sur la carte. La pâte à souder se mélange à un flux pour permettre à la soudure de fondre et de se lier à la surface de la carte.

Placer un pochoir en acier inoxydable sur la surface du prototype garantit que la soudure ne va qu'aux positions des composants. La soudure se répand uniformément sur la zone ouverte.

Lorsque vous retirez enfin le pochoir, la pâte à souder ne reste que sur les parties souhaitées de la carte.

Cueillette et mise en place

Utilisez une machine de sélection et de placement pour placer les composants SMD sur le prototype de PCB.

soudage par refusion

Un tapis roulant transporte le prototype de PCB à travers un four de refusion. Le four est équipé de radiateurs qui chaufferont la planche à environ 480 0F. Cela fera fondre la pâte à souder.

La carte est ensuite refroidie, solidifiant ainsi la pâte à souder fondue. Cela colle les SMD à la carte.

Si vous créez un prototype avec des composants des deux côtés, refusionnez d'abord un côté, puis passez à l'autre.

Inspection du prototype de PCB

À ce stade, vous devez vérifier votre prototype pour détecter d'éventuelles mauvaises connexions ou des courts-circuits électriques. Ceux-ci résultent généralement des mouvements pendant que la planche est sur le tapis roulant.

Les vérifications à ce stade comprennent les vérifications manuelles, l'inspection par rayons X et l'AOI.

Insertion de composants traversants

Si votre prototype est conçu pour avoir des composants traversants, c'est l'étape à laquelle les assembler. Insérez les fils des composants dans les trous traversants désignés et utilisez le soudage manuel ou le soudage à la vague.

Si la carte est à deux faces, vous devrez utiliser une soudure manuelle, en particulier pour la deuxième face. La soudure à la vague n'est pas une bonne option dans ce cas.

Test de fonctionnalité

Ici, vous simulerez les conditions réelles auxquelles le prototype sera soumis.

Test de prototype de PCB

Recherchez les éventuelles anomalies sur le prototype une dernière fois avant de mettre en service la fabrication proprement dite. Recherchez les risques d'inversion de polarité, de croisements de routage, de composants manquants ou endommagés ou de tout autre problème.

Si possible, testez le prototype sur le produit que le circuit imprimé final devrait alimenter. Si vous avez plusieurs prototypes, testez-les dans les mêmes conditions et choisissez le meilleur.

Fabrication de circuits imprimés multicouches

La première étape dans la fabrication de PCB multicouches est le choix du noyau de la couche interne (matériau stratifié mince) de l'épaisseur souhaitée.

N'oubliez pas que l'épaisseur peut être comprise entre 0.038" et 0.005" d'épaisseur. Le nombre de cœurs dépend de la conception de la carte.

§Résistance au film sec recouvrant le matériau de base de la couche interne

Appliquez un film sensible à la lumière/réserve photo-imageable en appliquant de la chaleur sur les surfaces métalliques du noyau. L'utilisation de la lumière jaune aide à prévenir l'exposition accidentelle de la réserve.

C'est parce que le film est sensible à la lumière ultraviolette. Les filtres supprimeront la longueur d'onde de la lumière qui affecterait le revêtement de résine.

§Outils photo ou illustrations

Utilisez les données gerber pour tracer un film qui représentera les traces et les coussinets de la conception de la carte prévue. L'illustration doit inclure le masque de soudure et la légende, ainsi que les éléments en cuivre.

Le film est utilisé pour placer une image sur la résine

§Exposer l'image

Ensuite, exposez les panneaux à une lumière ultraviolette de haute intensité traversant le film. Les zones propres laisseront passer la lumière pour polymériser le film résistant. Cela crée une image du modèle de circuit.

§Développer l'image

Traiter le noyau exposé à travers une solution chimique/révélateur pour éliminer la réserve des zones non polymérisées.

§Gravure de la couche interne

Retirez chimiquement le cuivre du noyau dans les zones non couvertes par le film sec résistant. Le résultat est un motif qui correspond à celui du film. Dans les zones où le cuivre est gravé, la surface du stratifié central reste exposée.

§Éliminer la résistance

Retirez chimiquement le film sec résistant du panneau. Cela laisse le cuivre sur le panneau.

Les traces, les pastilles, le plan de masse et les autres éléments de conception restent exposés.

§Inspection optique automatisée (AOI)

Inspectez les couches internes pour tout problème de conception. Ceci est fait en utilisant les données des fichiers gerber. S'il y a des incohérences minimes, des réparations minimes peuvent être effectuées. Tous les départements concernés dépendront des résultats de l'inspection pour corriger tout problème de processus.

§Revêtement d'oxyde

Ensuite, traitez chimiquement les panneaux. Cela permet d'améliorer l'adhérence de la surface en cuivre. Vous pouvez utiliser la chimie organique ou d'autres types de chimie. Des méthodes mécaniques peuvent également être utilisées. La couleur obtenue varie généralement en fonction de la méthode utilisée.

Construction multicouche

Pour ce processus, vous avez besoin d'une feuille de cuivre, d'un préimprégné et des noyaux de la couche interne.

Feuille de cuivre - elle se présente généralement en feuilles de ½ oz. et 1 oz par pied carré ou 0.007" et 000134" d'épaisseur nominale

Feuille de liaison pré-imprégnée (Prepreg) - c'est ce qui maintient les noyaux ensemble.

Matériau PCB

Matériau PCB – Photo courtoisie : Orbotech

Des chapitres précédents, nous avons appris que le préimprégné le plus utilisé est le FR4. Il s'agit d'un tissu en fibre de verre tissé qui est pré-imprégné de résine époxy.

Pendant la stratification, cette résine fond sous l'effet de la pression et de la chaleur et s'écoule à travers les éléments en cuivre et le stratifié exposé sur le noyau. En refroidissant, il lie les couches de la feuille et du noyau ensemble.

Panneaux stratifiés - pendant le processus de stratification, la couche interne, la feuille de cuivre et le préimprégné sont collés ensemble sous la chaleur et la pression.

Cela se fait parfois dans le vide. Le résultat est un panneau qui a de nombreuses couches de cuivre à l'intérieur. Il a également la feuille à l'extérieur.

Une fois que vous obtenez le panneau laminé, le processus est fondamentalement similaire à celui de la construction de PCB à double couche. Il prend les étapes suivantes.

§Forage primaire

Percez des trous dans la pile de panneaux selon un motif qui convient au positionnement prévu des composants. Les trous sont généralement percés de 5 mils plus grands que les tailles de trous traversants plaqués finis prévus, car ils seront cuivrés.

Les trous doivent être aussi précis que possible. Les fabricants de PCB utilisent des localisateurs à rayons X pour localiser les bons trous, et le forage est informatisé.

§Ebavurer

Il s'agit de l'élimination des bavures (bords relevés du métal) qui entourent les trous. Ces bavures se produisent généralement pendant le processus de forage.

De plus, tous les débris qui auraient pu rester dans le trou foré sont retirés à ce stade.

§Débarrasser

Ce processus est spécifique aux PCB multicouches. Il s'agit de l'élimination chimique du mince revêtement de résine des connexions de la couche interne.

Cette couche se produit généralement en raison de la chaleur et du mouvement des forets lors de la création des trous. Ce procédé permet d'améliorer la connectivité électrique

§Dépôt de cuivre

À ce stade, un mince revêtement de cuivre est déposé chimiquement sur toute la surface exposée du panneau. Cela inclut les parois des trous.

Cela créera une base métallique pour la galvanoplastie du cuivre sur la surface et dans les trous.

§Revêtement résistant au film sec de la couche externe

Ici, vous utilisez le même film que celui utilisé sur les couches internes pour recouvrir toute la surface des couches externes. Cela devrait couvrir même les trous percés.

§Exposer et développer la couche externe

Exposez le panneau en utilisant la même procédure que pour les noyaux de la couche interne. La lumière traversera les zones claires du film, durcissant ainsi la réserve. Il crée une image du modèle de circuit.

§Placage de motif en cuivre

Ensuite, le cuivre est plaqué sur la surface exposée jusqu'à une épaisseur d'environ 0.001".

§Étain

Ensuite, un placage d'étain est appliqué sur toute la surface de cuivre exposée. L'étain agira comme une réserve de gravure pour maintenir les traces de cuivre, les coussinets de trous et les parois pendant la gravure de la couche externe.

§Le « SES »

Ce sont trois étapes co-liées et suivantes de strip-etch-strip.

  • Resist Strip-L'étape suivante consiste à retirer le film sec de resist du panneau. L'étamage reste inchangé. Tous les trous qui étaient recouverts de résine sont devenus ouverts et ne sont pas plaqués.
  • Gravure-Ce processus élimine le cuivre de toutes les pièces qui n'ont pas d'étamage. L'étain protège le cuivre en dessous de la gravure.
  • Tin Strip-l'étain a rempli son rôle. Il est donc éliminé chimiquement, laissant le cuivre

§Application de masque de soudure

Nettoyage-La première étape ici consiste à nettoyer les plaquettes de surface en cuivre exposées, les traces et les trous traversants. Ici, la surface est frottée à l'aide de pierre ponce. Cela aide à améliorer l'adhérence du masque et à éliminer la contamination de surface

Application de masque de soudure - l'application d'une encre photosensible à base d'époxy recouvre complètement le panneau. Ensuite, il faut sécher le panneau mais sans durcissement final. Le panneau est ensuite exposé à une source de lumière via un outil de film. Enfin, le panneau est développé, exposant ainsi les pastilles de cuivre et les trous tels que définis par l'illustration

Durcissement du masque de soudure - cela se fait par cuisson dans un four, bien que certains fabricants utilisent des sources de chaleur infrarouges.

§Sérigraphie

A ce stade, l'encre est sérigraphiée sur une ou les deux faces du carton, selon les exigences du client. Après cela, les panneaux passent par la cuisson pour durcir l'encre

§Mise à niveau de la soudure à l'air chaud

Il s'agit d'enduire les panneaux de flux, puis de les plonger complètement dans un bain de soudure fondue. La soudure couvrira toutes les surfaces métalliques exposées.

Tout en retirant le panneau de la soudure, dirigez l'air chaud des deux côtés du panneau. Cela éliminera tout excès de soudure des trous et lissera la surface des pastilles

§Déroute

Utilisez une machine CNC ou un routeur pour couper les planches à la bonne taille. Vous pouvez également marquer les planches et les séparer facilement après l'assemblage.

Ensuite, vérifiez la propreté des planches, les bavures et autres exigences.

§Tests électriques et inspection finale

Testez les cartes pour les ouvertures et les tirs dans ses circuits. Si possible, réparez le short et effectuez un test de vérification.

Après cela, inspectez visuellement les planches. Confirmez qu'ils sont à égalité avec les exigences du client et les spécifications de l'industrie. Vérifiez également les dimensions physiques et la taille des trous

§Emballage et expédition

La dernière étape consiste à compter et emballer les bonnes planches, prêtes à être expédiées.

Processus d'assemblage de PCB multicouches

Nous sommes maintenant à la dernière étape, d'où nous nous retrouvons avec un PCB complet. A ce stade, vous allez maintenant ajouter des composants en les montant et en les soudant sur le PCB.

Avant d'entrer dans le processus d'assemblage du PCB, cependant, vous devrez effectuer une vérification DFM. Vous vous souvenez de DFM ?

Nous en avons déjà parlé dans les sections précédentes de ce guide.

La vérification DFM vise à déterminer s'il existe des caractéristiques problématiques sur le PCB.

Vous examinerez donc toutes les spécifications de conception du PCB pour voir s'il y a des fonctionnalités manquantes ou mal faites.

Assemblage PCB multicouche

Assemblage PCB multicouche

Un exemple de ces problèmes est de laisser un espace insuffisant entre les composants, ce qui peut entraîner des courts-circuits.

Les contrôles DFM sont donc très cruciaux pour réduire les coûts. En effet, cela vous aide à réaliser les problèmes suffisamment tôt, réduisant ainsi le nombre de rebuts.

Lorsque vous avez terminé, vous pouvez maintenant passer au processus d'assemblage du PCB.

Il existe deux méthodes principales utilisées pour assembler les PCB. Ceux-ci sont:

§Technologie de montage en surface pour PCB multicouche

Cela implique le placement de composants de montage en surface à l'aide d'une machine de sélection et de placement, puis l'utilisation d'une soudure par refusion pour les coller sur la carte.

Technologie de montage en surface

Technologie de montage en surface – Photo publiée avec l'aimable autorisation de Wikimedia

Les composants de montage en surface sont les composants qui n'ont pas de fils et n'utilisent pas de trous traversants. Ils sont montés d'un côté de la planche et ne peuvent pénétrer de l'autre côté.

L'assemblage de montage en surface est généralement hautement mécanisé.

§Technologie de trou traversant pour PCB multicouche

Cette méthode est utilisée pour monter des composants traversants sur la carte. Les composants à trous traversants ont des fils qui sont insérés dans les trous de la carte. Ces fils sont ensuite soudés manuellement ou à la vague.

La plupart des PCB ont généralement des PCB à montage en surface et traversants. Ils ont donc besoin d'une combinaison de ces deux méthodes pour leur assemblage. La technique utilisée s'appelle l'assemblage mixte de PCB.

Examinons donc le processus d'assemblage de PCB multicouche étape par étape.

Step 1: Stenciling de pâte à braser

Comme son nom l'indique, c'est l'étape où vous appliquez de la pâte à souder sur les parties désignées de la carte.

Ce sont les pièces où vous avez l'intention de monter et de souder les composants. L'utilisation d'un pochoir permet de bloquer la surface non voulue afin qu'elle ne reçoive pas la pâte à braser.

Un dispositif mécanique assure que le PCB est dans une position correcte, puis un applicateur applique la pâte à souder.

Ensuite, la machine étale la pâte sur le pochoir afin qu'elle s'étende uniformément sur toutes les zones non couvertes par le pochoir. Lorsque vous retirez le pochoir, la pâte à souder ne reste que sur les pièces prévues.

 Étape 2: Pick and Place

Une fois que vous avez appliqué la pâte sur la carte, vous allez placer des composants SMD dessus. Il existe des dispositifs robotiques qui aident à sélectionner et à placer ces composants SMD avec beaucoup de précision. C'est pourquoi aujourd'hui, ils ont largement remplacé les pincettes, qui étaient utilisées auparavant.

Étape 3: Soudage par refusion

C'est le processus qui permet de s'assurer que les composants resteront dans leur position. Un tapis roulant déplace le four de refusion où la pâte à souder fond.

Plus tard, il est refroidi pour solidifier et maintenir fermement les composants. (J'ai expliqué le processus dans la section "prototypage", donc je vais en rester là).

Étape 4 : Inspection et contrôle de la qualité

C'est là que vous inspectez la carte pour détecter tout défaut pouvant résulter de mouvements pendant le processus de soudage par refusion.

Fondamentalement, voici les principaux types d'inspection que vous effectuerez à ce stade

  • Contrôles manuels
  • Inspection optique automatique (AOI)
  • Inspection aux rayons X

Encore une fois, j'ai déjà approfondi cela dans la section de prototypage. La procédure est la même pour le montage proprement dit que pour le prototypage.

Étape 5 : Insertion du composant dans le trou traversant

La plupart des PCB multicouches sont conçus pour inclure des composants traversants plaqués. Si tel est le cas, alors c'est l'étape à laquelle ajouter ces composants sur la carte.

Une fois que vous placez les composants sur la carte, avec les fils bien positionnés dans les trous, il est maintenant temps de les souder.

La soudure par refusion ne fonctionne pas ici. Au lieu de cela, vous pouvez opter pour le soudage manuel ou le soudage à la vague, selon le type et la taille des composants.

La soudure manuelle est une option plus simple, mais elle est plus lente que la soudure à la vague.

Il n'est donc utilisé que là où le soudage à la vague n'est pas idéal, comme lorsqu'un PCB a des composants traversants des deux côtés. Dans ce cas, la soudure à la vague n'est pas utilisée car elle peut interférer avec les composants déjà soudés sur la première face de la carte.

Étape 6 : Inspection finale et test fonctionnel

Il s'agit de la dernière étape, où vous testez la fonctionnalité du PCB maintenant entièrement assemblé. Pour ce faire, vous allez simuler les conditions de travail réelles dans lesquelles le PCB est censé fonctionner.

Pendant ce temps, vous surveillerez les performances et noterez toute anomalie.

S'il y a un problème avec l'une des caractéristiques de la carte, alors ce PCB échoue au test.

Selon le niveau de défaillance et les normes de l'entreprise, le PCB peut être recyclé ou mis au rebut.

Si les tests en cours ont été menés avec succès, les risques d'échecs graves lors du test final sont très minimes. Cependant, le test reste indispensable pour être sûr du produit final.

Utilisations des cartes de circuits imprimés multicouches

Dans la section avantages et inconvénients, nous avons vu plusieurs caractéristiques positives des PCB multicouches par rapport aux PCB monocouches. Comme vous vous en doutez, cela a beaucoup contribué à inciter de nombreuses industries à opter pour les PCB multicouches.

Plus précisément, la mobilité et la fonctionnalité garanties par les PCB multicouches ont incité de nombreuses personnes à les opter.

Dans cette section, examinons donc certaines de ces applications.

Electronique grand public

 Electronique grand public

Produits de consommation

Partout dans le monde, les gens se tournent rapidement vers des produits intelligents comme les smartphones qui permettent le multitâche avec beaucoup de facilité.

Pour atteindre cette qualité et rester portables, ces appareils doivent utiliser des PCB multicouches.

Équipement de télécommunication

La durabilité et la fonctionnalité sont les deux caractéristiques essentielles des équipements de télécommunications. Pour cette raison, les PCB multicouches sont préférés pour fabriquer des appareils mobiles ou des tours à l'extérieur pour cette industrie.

Équipement industriel

Là encore, le facteur principal est la durabilité. Les équipements industriels sont parfois soumis à des manipulations brutales qui ne supportent pas la fragilité.

Pour cette raison, les PCB multicouches sont utilisés pour les commandes industrielles qui font fonctionner les machines de l'industrie.

Équipement médical

Que ce soit pour le diagnostic ou le traitement, la mobilité et la fonctionnalité des équipements médicaux ressortent très essentielles.

En tant que tels, les PCB multicouches sont largement utilisés dans ce secteur, des moniteurs cardiaques aux équipements de tomodensitométrie et plus encore.

Équipement militaire et de défense

L'industrie militaire dépend fortement des circuits à grande vitesse et de la conception technique très compacte. Ils doivent développer une électronique qui intègre plusieurs fonctions tout en permettant un déplacement aisé.

Cela n'est réalisable qu'avec des PCB multicouches

Industrie automobile

La bonne résistance à la chaleur, la petite taille et les hautes performances des PCB multicouches leur conviennent parfaitement pour l'environnement interne des automobiles.

C'est pourquoi ils sont largement utilisés dans la fabrication de calculateurs embarqués et de capteurs moteur, entre autres dans cette parenthèse.

Industrie aérospaciale

C'est l'une des industries les plus sensibles en termes de poids, de taille, de durabilité et de performances. La combinaison de ces attributs a fait des PCB multicouches les meilleurs pour l'électronique comme les ordinateurs de cockpit.

Electronique informatique

Dans l'industrie informatique, la portabilité et les performances sont si importantes qu'elles compensent largement les implications financières.

Les ordinateurs portables, par exemple, ont besoin à la fois de hautes performances et d'une mobilité aisée. Ils dépendent donc des PCB multicouches pour leurs cartes mères et autres pièces.

Conclusion

Le but de ce guide était de vous donner une solide compréhension des PCB multicouches. Dans un effort pour développer cette compréhension, j'ai expliqué à la fois les concepts et les processus aussi justement que possible. À cet égard, le guide vous laisse bien placé pour gérer tous les problèmes de PCB multicouches.

Avec cette compréhension, également, vous êtes maintenant en mesure de prendre des décisions cruciales sur toutes les questions touchant à ce type de PCB.

Vous êtes toujours les bienvenus ici pour plus de ces guides informatifs.