Créer un nouveau projet de PCB est toujours une source d'enthousiasme, et cette passion implique également de nombreuses responsabilités et réflexions pour garantir son bon déroulement. Les PCB existent en différentes tailles et formes : PCB simple face, PCB multicouches, et comment passer du prototypage à la production en série.
De nombreux éléments sont à prendre en compte, notamment le prix, la taille et la disponibilité des composants, mais dans cet article, nous discuterons principalement des différences entre les PCB et PCBA simple face, double face et multicouches, les différences entre eux et les éléments que nous devons prendre en compte avant de produire notre premier prototype.
Couches de conception de PCB
Si vous lisez ceci, vous avez probablement réalisé (ou êtes sur le point de réaliser) quelques conceptions de PCB. Selon votre projet, cela peut nécessiter différentes couches de conception. Cela commence par une conception de PCB double (2 couches) et peut aller jusqu'à 16 couches.
Le nombre de couches dépend de plusieurs facteurs, notamment la taille du circuit imprimé. Pour intégrer de nombreux composants dans une petite surface, un circuit imprimé multicouche peut être nécessaire pour câbler correctement tous les composants. En effet, chaque fil (trace de circuit imprimé) traverse une seule couche. Deux traces ne peuvent pas se chevaucher sur une même couche. Il est donc nécessaire d'utiliser des couches distinctes pour archiver un schéma de circuit complet.
Un autre facteur pour la conception de PCB multicouches sera la complexité des composants que nous plaçons dans notre conception, certains composants tels que le CPU ou les circuits intégrés complexes nécessitent une conception de PCB multicouche avec 4 couches ou plus, c'est l'exigence lors de la disposition de ces composants et ne peut donc pas être ignoré.
Les conceptions à deux couches ou plus dépendent principalement du projet de circuit imprimé et des exigences de taille, de composants et de cas d'utilisation. Plus la conception est complexe, plus elle comportera de couches. Les circuits imprimés multicouches sont très courants de nos jours et de nombreuses usines de fabrication de circuits imprimés peuvent répondre aux exigences spécifiques des clients, qu'il s'agisse de circuits imprimés monocouches ou multicouches.
La fabrication de PCB multicouches (4 à 16 couches) est souvent plus coûteuse que la fabrication à 2 couches, cela est dû à la complexité accrue et à la quantité de coopération et d'autres matériaux utilisés dans les PCB multicouches. Si la conception peut être réalisée avec 2 couches, elle sera recommandée afin de réduire le coût de fabrication.
Gravure des PCB
Vous vous demandez peut-être comment graver un circuit imprimé double face, mais avant tout, qu'est-ce que la gravure ? La gravure consiste à graver la surface du circuit imprimé à l'aide d'un laser de très haute puissance. Ce procédé permet de créer les pistes de câblage utilisées dans le circuit imprimé personnalisé.
Le processus de gravure est très efficace et souvent utilisé dans l'industrie des PCB et peut être effectué soit sur des PCB simple face, soit sur des PCB multicouches. Ce processus élimine le besoin d'utiliser des produits chimiques toxiques, de l'encre ou des acides qui étaient traditionnellement utilisés pendant le processus de fabrication des PCB.
La gravure peut également être effectuée à la maison, mais nécessite souvent des produits chimiques et des acides coûteux et dangereux qui pourraient nuire à l'environnement. Elle peut être effectuée sur des cartes de cuivre utilisées pour la fabrication de PCB ainsi que sur des matériaux flexibles pour la production d'un PCB flexible multicouche.
un PCB flexible multicouche est souvent fabriqué à l'aide de feuilles de matériau polyimide qui ont du cuivre sur un ou plusieurs côtés de la feuille, la caractéristique du matériau polyimide est un point de fusion très élevé et une flexibilité qui le rend parfait pour la fabrication et la création d'échantillons de PCB flexibles.
PCBA simple face
Une fois que nous avons décidé si notre PCB est un PCB à deux ou plusieurs couches et s'il s'agira d'une carte simple ou flexible, il est temps de considérer de quel côté du PCB les composants seront placés.
Un circuit imprimé simple face est défini comme le placement de composants sur une seule face du circuit imprimé (généralement la face supérieure) au lieu de répartir les composants des deux côtés. Cependant, il ne faut pas confondre circuit imprimé simple face et nombre de couches : ce sont deux choses différentes. Un circuit imprimé multicouche désigne le câblage interne et les couches du circuit imprimé, tandis que le placement d'un circuit imprimé simple ou double face fait référence au procédé CMS, où les composants sont placés sur une seule face du circuit imprimé, ou sur les deux.
Le circuit imprimé ne comporte que deux faces, supérieure et inférieure, sur lesquelles on peut placer autant de composants que la conception, l'agencement et l'espace le permettent. Le circuit imprimé simple face est un choix courant, mais malheureusement, à mesure que la conception se complexifie, il peut arriver que l'espace disponible pour tous les composants sur une seule couche soit insuffisant. Ceci est dû au manque d'espace disponible et au nombre croissant de composants qu'une conception complexe peut comporter.
Le PCB simple face présente de nombreux avantages. Une fois que le PCB est utilisé comme solution ou produit, il est facile de concevoir un boîtier ou la carte sur une surface plane, ceci étant dû au fait qu'aucun composant n'est placé sur la couche inférieure, ce qui permet au PCB simple face de s'adapter parfaitement et facilement aux boîtiers personnalisés.
Lors du choix des composants PCB simple face, il est très pratique de choisir des composants DIP au lieu de SMD en raison du fait que nous n'avons pas besoin de nous soucier d'un conflit de composants sur la face inférieure de la carte car nous n'utilisons qu'une conception PCB simple face, PCB double face, en revanche, nous limitera sur le nombre de composants DIP que nous pouvons insérer, en plaçant un composant DIP, nous devrons créer des trous dans le cuivre pour câbler les composants à travers, ce qui limitera la possibilité de placer le composant SMD au même endroit sur la carte PCB, si la conception utilise de nombreux composants DIP, il est recommandé de concevoir un PCB simple face.
Un autre avantage réside dans le fait que les composants génèrent généralement de la chaleur. Concevoir un circuit imprimé simple face permet de réduire la dispersion de chaleur sur la carte, ce qui améliore sa durabilité et sa stabilité à long terme. Le prix d'un circuit imprimé simple face est souvent inférieur à celui d'un circuit imprimé multicouche, car une seule couche doit être assemblée, ce qui simplifie, réduit et accélère la fabrication en série.
PCBA double face
Une fois que nous avons compris les avantages et les inconvénients d'un PCB simple face, expliquons ce qu'est un PCB double face et comparons un PCB simple face à un PCB double face.
Le premier avantage évident du circuit imprimé double face est qu'il offre plus d'espace pour les composants. La conception peut être réalisée avec un circuit imprimé double face, mais équipé de composants sur les deux faces. Cependant, la fabrication d'un prototype de circuit imprimé double face est souvent plus coûteuse, car pour de petites séries de 2 à 1 pièces, l'opérateur doit souder les composants manuellement sur les deux faces. Alors que la face supérieure peut être soudée avec un petit four, la face inférieure doit l'être manuellement, contrairement au circuit imprimé simple face, où la carte entière peut être chauffée et soudée dans un four ou un appareil de chauffage.
De nombreux clients se demandent comment utiliser un prototype de PCB double face, la réponse sera la même que celle que vous utiliseriez avec un PCB simple face. En ce qui concerne l'utilisation et la fonctionnalité, il n'y a pas de différences, à l'exception des éléments à prendre en compte tels que les boîtiers ou la répartition de la chaleur sur la carte.
Un autre avantage du PCBA double face sera la possibilité de placer plus de composants sur un facteur de forme plus petit du PCB, ce qui signifie que nous pouvons concevoir une carte plus petite mais adapter tous les composants des deux côtés du PCB en tirant parti à la fois de la couche supérieure et de la couche inférieure dans notre conception, le PCB simple face n'a que la face supérieure peuplée de composants qui peuvent nécessiter une taille de PCB plus grande à concevoir afin de compenser le manque d'espace.
Conclusion et points à retenir
Nous avons étudié les différents types de circuits imprimés, tels que les circuits imprimés monocouches et multicouches. Nous avons également abordé les différences de fabrication entre circuits imprimés monocouches et multicouches, notamment en termes de prix et d'autres éléments à prendre en compte. Nous avons également abordé la question des composants simple face et double face, ainsi que leurs différences en termes de prototypage et de production de masse, leurs avantages et leurs inconvénients, et les points à prendre en compte lors de ce type de décision.
Avec cela en tête, PCBasic est un expert dans le domaine de la conception de circuits imprimés monocouches ou multicouches ainsi que dans la fabrication de circuits imprimés multicouches avec plus de 15 ans de connaissances accumulées, il ne fait aucun doute que nous pouvons gérer tout type d'exigences de conception ou de fabrication à la fois à des fins de prototypage et de production de masse de centaines de milliers de pièces par jour.
PCBaSic travaille avec les meilleurs fournisseurs et distributeurs de composants ainsi qu'avec des installations de fabrication de PCB capables de gérer la fabrication de PCB multicouches de 2 à 16 avec une précision et une rapidité élevées, éliminant ainsi les incertitudes et les risques lors de la fabrication de tout projet PCBA.
