Les PCB (circuits imprimés) sont constitués de plusieurs couches de matériaux, généralement composées d'une couche de base en fibre de verre ou en résine époxy (qui assure la durabilité), de couches de cuivre pour la fabrication des circuits et de masques de soudure pour le blindage du cuivre. Ils sont importants car ils constituent la base de presque tous les appareils électroniques modernes, des téléphones portables aux machines industrielles. Les circuits imprimés sont largement utilisés depuis longtemps, mais beaucoup ignorent leur fabrication et leur fonctionnement. Découvrons ensemble de quoi sont faits les PCB !
Types de PCB
Les circuits imprimés (PCB) sont classés selon le nombre de couches : simple face, double face ou multicouches. Selon le matériau de leur substrat, les PCB peuvent également être classés comme rigides, flexibles ou flex-rigides.
Un PCB simple face:
comprend un masque de soudure protecteur, une sérigraphie et une couche métallique conductrice.
A PCB double face:
Il y a une couche conductrice de chaque côté.
Un PCB multicouche:
c'est lorsqu'une carte de circuit imprimé comporte plus de deux couches de matériaux conducteurs.
A circuit imprimé rigide (PCB):
Les couches d'un circuit imprimé rigide (PCB) — y compris la couche de substrat, la couche de cuivre, le masque de soudure et la sérigraphie — sont pressées ensemble avec de l'adhésif puis chauffées.
PCB flexibles:
se composent d'une ou plusieurs couches de substrat en polyimide (PI), qui sont liées à des matériaux tels que la fibre de verre ou le métal.
RPCB igid-flex:
La fibre de verre tissée est imprégnée de nombreux adhésifs, de résine époxy, de polyimide ou de polyester (PET) et de cuivre, ce qui constitue le matériau de substrat pour les circuits imprimés rigides-flexibles.
Matériaux PCB
Les matériaux PCB comprennent des substrats isolants, des tampons, des traces et des métaux conducteurs tels que des feuilles de cuivre.
Substrat PCB :
Le substrat PCB est un matériau de base essentiel pour les circuits imprimés. Il assure l'isolation, le support mécanique et la connectivité électrique. Ses matériaux isolants sont généralement en fibre de verre ou en plastique.
Les substrats courants pour circuits imprimés sont l'aluminium, le polyimide, le Rogers (composites polymère-céramique) et le FR-4 (résine époxy renforcée de fibre de verre). Ces céramiques peuvent être combinées aux matériaux des circuits imprimés pour améliorer la rigidité diélectrique.
Feuille de cuivre
La feuille de cuivre est un matériau essentiel utilisé dans les couches des circuits imprimés, avec diverses applications 24 heures sur 24. CUIVRE DE BASE Il s'agit de l'épaisseur de cuivre appliquée aux couches externe et interne d'un circuit imprimé multicouche. Il est fabriqué à partir d'une cathode en cuivre électrolytique d'une pureté de 99.99 %.
Pads et traces
Un pad est la zone métallisée d'une couche de circuit imprimé destinée à se connecter au fil d'un composant à l'aide de soudure, et il peut être constitué de matériaux PCB comme l'or, le cuivre ou l'aluminium.
Une piste de circuit imprimé est un chemin conducteur moulé dans la couche de substrat du circuit imprimé par gravure, le plus souvent en cuivre. Les pistes sur un circuit imprimé (PCB) sont des matériaux essentiels pour assurer la transmission fiable des signaux entre les composants.
Routes
Les vias sont de minuscules trous à travers une couche de circuit imprimé qui assurent la communication entre plusieurs couches pour le signal électronique et le courant électrique. Ces vias sont perforés et remplis de matériaux conducteurs pour PCB (tels que le cuivre ou l'époxy argent) qui connectent électriquement les différentes couches de la carte. Ils sont très importants pour les circuits multicouches.
Un masque de soudure
Un masque de soudure est un fin revêtement semblable à de la laque appliqué sur les pistes de cuivre d'un circuit imprimé. Cette couche protectrice est essentielle à la fabrication des circuits imprimés, car elle protège le cuivre de l'oxydation et empêche la formation de ponts de soudure entre les plots de soudure rapprochés. Le masque de soudure, généralement fabriqué à partir d'époxy liquide ou d'un film sec, assure la durabilité et la fiabilité du circuit imprimé.
Sérigraphie
Sur un circuit imprimé, la sérigraphie désigne l'ensemble des traces d'encre créées lors de l'impression sur une couche de cuivre. Son rôle est de localiser avec précision les composants, les points de mesure, les sections du circuit imprimé et les panneaux d'avertissement sur le circuit imprimé.
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PCB Composants
Les composants courants des cartes de circuits imprimés (PCB) sont les transistors, les résistances, les condensateurs, l'inductance et l'isolation.
1. Résistances — Elles laissent passer un courant électrique, ce qui crée une tension et dégage ensuite de l'énergie électrique sous forme de chaleur à l'intérieur du circuit imprimé (PCB).
2. Transistor : C'est un amplificateur utilisé pour réguler ou commuter des signaux électroniques dans un ensemble de circuits.
3. Condensateurs : Dans les circuits électriques, les condensateurs sont le deuxième composant le plus courant après les résistances. Ils stockent et fournissent des charges supplémentaires, fournissant ainsi une puissance supplémentaire là où le circuit en a besoin. Ceci est généralement obtenu en stockant des charges opposées sur deux plaques conductrices séparées par un matériau isolant.
4. Inducteurs électriques : Les inducteurs sont des condensateurs qui stockent l'énergie et créent un champ magnétique lorsqu'ils sont traversés par un courant électrique. Ils sont couramment utilisés pour interférer avec les signaux internes de la carte et supprimer les interférences, par exemple celles provenant d'un autre appareil ou équipement électronique.
5. Diode : Il s’agit simplement d’un dispositif conçu pour permettre le passage du courant dans une seule direction.
6. Pilote : Un conducteur est un chemin électrique utilisant des traces et des plages.
Comment concevoir un PCB ?
La conception de circuits imprimés (PCB) implique l'utilisation d'un logiciel de CAO pour créer des cartes de circuits imprimés. Ce processus se divise en deux étapes principales : la capture schématique (conception des connexions du circuit dans un schéma) et l'implantation du PCB (conception du circuit physique).
Les étapes clés comprennent :
Développement des composants:Création des composants CAO nécessaires tels que des symboles schématiques, des modèles de simulation et des empreintes.
Conception schématique:Remplir le schéma avec des symboles et effectuer des simulations pour garantir la fonctionnalité électrique.
Mise En Page:Transfert de données de connectivité vers des outils de mise en page, placement de composants et routage de traces tout en respectant les directives de conception.
Préparation de la fabrication: Conversion de la conception du PCB en dessins de fabrication et vérification de tous les composants de la bibliothèque.
Vérifications finales: Vérification de l'espacement approprié, de l'alignement des composants et réalisation des contrôles finaux des règles de conception.
Préparation de la fabrication: Finalisation de la conception, transfert des fichiers vers l'usine de fabrication et préparation de la carte pour l'assemblage.
Le processus se termine par la fabrication physique du PCB, garantissant que tous les éléments de conception répondent aux spécifications requises.
Applications des PCBs
Les circuits imprimés (PCB) sont un composant essentiel des technologies actuelles. La plupart des cartes de circuits imprimés (PCB) sont utilisées dans les équipements techniques, notamment l'électronique grand public comme les smartphones, les montres connectées, les ordinateurs, les téléviseurs et autres appareils. Le secteur industriel peut également utiliser des PCB, notamment pour les machines d'assemblage, les équipements électriques comme les alimentations et les onduleurs, et les appareils de mesure de température. Les cartes de circuits imprimés (PCB) sont également utilisées dans les équipements médicaux, notamment les écrans à rayons X, les glucomètres et autres dispositifs similaires.
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PCBasic a été fondée en 2011 et est située à Shenzhen, en Chine. PCBasic travaille dans la fabrication de circuits imprimés et de cartes de circuits imprimés depuis près de dix ans et a réalisé des avancées majeures.
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CONCLUSION
Les circuits imprimés (PCB) sont des assemblages complexes composés de nombreux composants essentiels qui garantissent leur fonctionnalité et leur durabilité. Pour qu'un PCB fonctionne correctement, chaque composant doit remplir efficacement sa fonction. Par conséquent, une attention particulière est nécessaire tout au long du processus de conception pour garantir la parfaite harmonie de tous les éléments.
