Qu'est-ce qu'un PCB monocouche ?

Lors du choix d'un circuit imprimé, le type de circuit imprimé à utiliser dépend de la complexité, des fonctionnalités et du coût du produit électronique. L'un des types de circuits imprimés les plus basiques et les plus répandus est le circuit imprimé monocouche, également appelé circuit imprimé simple face ou circuit imprimé monocouche. Ces circuits imprimés sont essentiels à de nombreux appareils électroniques simples et économiques.

Dans cet article de blog, nous aborderons tout ce qui concerne les PCB monocouches, notamment leur mode de fabrication, leurs scénarios d'utilisation et leurs différences avec les PCB multicouches.

Qu'est-ce qu'un PCB monocouche ?

Un PCB monocouche est un circuit imprimé dont le circuit est d'un seul côté. Ce côté est généralement recouvert d'une couche de cuivre, utilisée pour connecter les composants électroniques. Contrairement à un PCB multicouche, il ne comporte pas beaucoup de lignes internes et ne peut acheminer les signaux que d'un seul côté. Par conséquent, le PCB monocouche présente une structure simple et un faible coût. Il est particulièrement adapté à certains produits aux fonctionnalités basiques et aux budgets limités.

Construction de circuits imprimés monocouches

Le PCB monocouche est principalement composé de quatre couches, dont le substrat, la couche conductrice, le masque de soudure et la couche de sérigraphie.

1. Substrat:

Il s'agit de la partie inférieure du circuit imprimé, semblable à une fondation, qui sert à soutenir l'ensemble de la carte. Elle est généralement en fibre de verre (FR-4), un matériau solide et isolant, et non conducteur. Certaines cartes moins chères peuvent également utiliser des matériaux à base de papier comme substrat, mais leurs performances sont moindres.

2. Couche conductrice:

Il s'agit d'une couche de cuivre fixée au substrat, qui sert à former les circuits. Les circuits sont connectés via cette couche de cuivre. Généralement, une seule face de la carte est dotée de cette couche de cuivre, ce qu'on appelle un « câblage unilatéral ».

3. Masque de soudure:

Il s'agit d'une couche de revêtement vert (ou d'une autre couleur) appliquée sur le cuivre, principalement pour protéger le cuivre de la rouille, mais aussi pour éviter les courts-circuits lors de la soudure.

4. Couche de sérigraphie:

Il s'agit de la couche supérieure utilisée pour imprimer les numéros de composants, les symboles ou les logos afin que vous sachiez où chaque pièce doit être installée, ce qui facilite l'assemblage et la maintenance.

En général, la structure à quatre couches permet au circuit imprimé monocouche de conduire l'électricité, de sécuriser les composants et de protéger les circuits contre les dommages. C'est la structure de circuit imprimé la plus courante pour les produits électroniques simples.

Avantages des PCB monocouches

Les circuits imprimés monocouches (cartes de circuit imprimé simple face) offrent les avantages clés suivants, ce qui les rend particulièrement adaptés aux applications simples et sensibles aux coûts :

1. Faible coût

• Économies de matériaux:Une seule couche de substrat recouvert de cuivre est utilisée, éliminant ainsi le besoin de stratification multicouche.

• Fabrication simplifiée:Moins de processus (par exemple, perçage, gravure) et un rendement de production plus élevé, idéal pour la production de masse.

2. Conception simple

• Disposition simple:Toutes les traces sont sur une seule couche, évitant ainsi les complications telles que les vias ou les interférences intercouches et réduisant le temps de conception.

• Réparations faciles:Les composants et les traces sont clairement visibles, ce qui simplifie le dépannage et la soudure.

3. Production rapide

Processus simplifié:Aucun alignement multicouche ni étapes de fabrication complexes, permettant un prototypage rapide et une production en série.

4. Haute fiabilité

Structure stable:Aucun risque de défaillance de connexion intercouche (par exemple, via des défauts), adapté aux environnements stables.

5. Léger et fin

Une seule couche de substrat, ce qui le rend idéal pour les appareils sensibles au poids et à l'épaisseur (par exemple, l'électronique grand public).

6. Idéal pour les circuits basse fréquence/simples

Convient à l'électronique de base (par exemple, modules d'alimentation, cartes LED, jouets) sans problèmes d'interférence de signal haute fréquence.

La fabrication de circuits imprimés monocouches est donc généralement la meilleure option pour les projets privilégiant la simplicité et le faible coût. Elle répond non seulement aux besoins de connexion électrique de base, mais offre également un excellent rapport qualité-prix.

Applications des PCB monocouches

Les circuits imprimés simple face sont largement utilisés dans une variété de produits électroniques du quotidien, en particulier pour les appareils dotés de fonctions simples et d'exigences de faible coût.

•  Électronique grand public (jouets, calculatrices)

•  Alimentations et pilotes LED

•  Contrôles d'automatisation de base

•  Kits éducatifs (shiels Arduino, alternatives aux platines d'expérimentation)

Considérations relatives à la conception de circuits imprimés monocouches

•  Bien que les circuits imprimés monocouches soient simples, des pratiques de conception intelligentes garantissent le succès :

• Minimiser les croisements – Utilisez des cavaliers ou un routage créatif pour éviter les chevauchements.

• Optimiser le placement des composants – Regroupez les pièces liées pour réduire les longueurs de trace.

• Traces plus larges pour un courant élevé – Empêche la surchauffe des circuits électriques.

• Utiliser un plan de masse – Même un remblai partiel du sol améliore l’immunité au bruit.

PCB monocouche, bicouche et multicouche

Un PCB à 2 couches comporte des couches de cuivre des deux côtés de la carte, ce qui permet un routage de circuit plus complexe par rapport aux conceptions monocouches.

Les circuits imprimés multicouches comportent trois couches de cuivre ou plus, comprenant souvent des couches de signal internes, des plans de masse et des plans d'alimentation.

Tableau de comparaison

Conclusion

Bien que de nombreux produits électroniques haut de gamme utilisent désormais des circuits imprimés multicouches complexes, le PCB monocouche reste l'option la plus courante et la plus économique pour les circuits simples. Que vous soyez débutant ou ingénieur expérimenté, apprendre à utiliser un PCB monocouche de qualité peut vous faire gagner beaucoup de temps et d'argent, et sa fonctionnalité répond à vos besoins.