Bases de la carte PCB

Qu'est-ce que le PCB?

PCB est un stratifié de cuivre et non conducteur carte de circuit imprimé, dans lequel tous les composants électriques et électroniques sont reliés entre eux dans une carte commune avec le support physique pour tous les composants avec la base de la carte. Lorsque le PCB n'est pas développé, à ce moment-là, tous les composants sont connectés avec un fil qui augmente la complexité et diminue la fiabilité du circuit, de cette manière nous ne pouvons pas faire un très grand circuit comme une carte mère. En PCB, tous les composants sont connectés sans fils, tous les composants sont connectés en interne, cela réduira donc la complexité de la conception globale du circuit. Le PCB est utilisé pour fournir l'électricité et la connectivité entre les composants, grâce auxquels il fonctionne comme il a été conçu. Les circuits imprimés peuvent être personnalisés pour toutes les spécifications et les besoins des utilisateurs. Il peut être trouvé dans de nombreux appareils électroniques comme; TV, mobile, appareil photo numérique, pièces d'ordinateurs comme; Cartes graphiques, carte mère, etc. Il est également utilisé dans de nombreux domaines comme; dispositifs médicaux, machines industrielles, industries automobiles, éclairage, etc.

Types de PCB:

Il existe plusieurs types de PCB disponibles pour le circuit. Parmi ces types de PCB, nous devons choisir le type de PCB approprié en fonction de notre application.

PCB monocouche
PCB double couche
PCB multicouche
PCB flexible
PCB soutenu en aluminium
PCB flex-rigide

1) PCB monocouche:

Un PCB monocouche est également connu sous le nom de PCB simple face. Ce type de PCB est simple et le plus utilisé car ces PCB sont faciles à concevoir et à fabriquer. Un côté de ce PCB est recouvert d'une couche de n'importe quel matériau conducteur. Généralement, le cuivre est utilisé comme matériau conducteur pour les PCB, car le cuivre a de très bonnes caractéristiques conductrices. Une couche de masque de soudure est utilisée pour protéger le PCB contre l'oxydation suivie d'un écran en soie pour marquer tous les composants sur le PCB. Dans ce type de PCB, un seul côté du PCB est utilisé pour connecter différents types de composants électriques ou électroniques tels que résistance, condensateur, inductance, etc. Ces composants sont soudés. Ces circuits imprimés sont utilisés dans des applications de fabrication à faible coût et en vrac telles que les calculatrices, la radio, les imprimantes et le lecteur à semi-conducteurs.

2) PCB double couche:

Le PCB double couche est également connu sous le nom de PCB double face. Comme son nom l'indique, dans ce type de PCB, une fine couche de matériau conducteur, comme le cuivre, est appliquée sur les côtés supérieur et inférieur de la carte. En PCB, sur une couche de carte différente, se compose via, qui a deux plots en position correspondante sur différentes couches. Ceux-ci sont connectés électriquement par un trou à travers la carte, qui est représenté sur la figure 2b. Plus flexible, coût relativement inférieur et l'avantage le plus important de ce type de carte PCB est sa taille réduite qui rend le circuit compact. Ce type de PCB est principalement utilisé dans les contrôles industriels, les convertisseurs, les systèmes UPS, les applications CVC, les systèmes de surveillance de téléphone, d'amplificateur et de puissance.

3) PCB multicouche:

Le PCB multicouche a plus de deux couches. Cela signifie que ce type de PCB a au moins trois couches conductrices de cuivre. Pour fixer le panneau, la colle est prise en sandwich entre la couche d'isolation, ce qui garantit que l'excès de chaleur n'endommagera aucun composant du circuit. La conception de ce type de PCB est très complexe et utilisée dans des tâches électriques très complexes et volumineuses dans un espace très réduit et un circuit compact. Ce type de PCB est utilisé dans de grandes applications telles que la technologie GPS, le système satellite, l'équipement médical, le serveur de fichiers et le stockage de données.

4) PCB flexible:

Le PCB flexible est également connu sous le nom de circuit Flex. Ce type de PCB utilisait une matière plastique flexible comme le polymide, le PEEK (polyéther éther cétone) ou un film polyester conducteur transparent. Le circuit imprimé est généralement placé en plié ou tordu. Il s'agit d'un type de PCB très complexe et il contient également différentes gammes de couches telles que le circuit flexible simple face, le circuit flexible double face et le circuit flexible multi-faces. Le circuit flexible est utilisé dans les diodes électroluminescentes organiques, la fabrication LCD, les cellules solaires flexibles, les industries automobiles, les téléphones cellulaires, les appareils photo et les appareils électroniques complexes tels que les ordinateurs portables.

5) PCB rigide:

Les PCB rigides sont fabriqués à partir de matériaux solides qui ne permettent pas aux PCB de se tordre. Identique au PCB flexible, le PCB rigide a également une configuration de couche différente comme le PCB rigide à une couche, double couche et multicouche. La forme de ce circuit imprimé ne change pas après l'installation. Ce PCB ne peut pas être plié en fonction de la forme de la base, c'est pourquoi ce PCB est connu sous le nom de PCB RIGIDE. La durée de vie de ce type de PCB est très élevée, il est donc utilisé dans de nombreuses parties de l'ordinateur comme la RAM, le GPU et le CPU. De conception simple et le PCB le plus utilisé et le plus fabriqué est un PCB rigide unilatéral. Les PCB rigides multicouches peuvent être plus compacts en contenant 9 à 10 couches.

6) PCB flex-rigide:

La combinaison du circuit flexible et du circuit rigide est la carte la plus importante. Les cartes flex-rigides se composent de plusieurs couches de PCB flexibles attachées à un certain nombre de couches de PCB rigides. Le panneau flex-rigide est comme indiqué sur la figure. Il est utilisé dans les téléphones portables, les appareils photo numériques et les automobiles, etc.

Types de PCB selon le système de montage

PCB traversant
PCB monté en surface

1) PCB traversant:

Dans ce type de PCB, nous devons percer un trou à l'aide d'une perceuse sur PCB. Dans ces trous, les conducteurs des composants sont montés et soudés à des plots situés sur le côté opposé du PCB. Cette technologie est la plus utile car elle donne plus de support mécanique aux composants électriques et une technologie très fiable pour le montage des composants, mais le perçage dans le PCB le rend plus cher. Dans les PCB à une seule couche, cette technologie de montage est facile à mettre en œuvre, mais dans le cas de PCB à double couche et multicouche, la fabrication du trou est plus difficile.

2) PCB monté en surface:

Dans ce type de PCB, les composants sont de petite taille car ces composants ont un très petit plomb ou aucun fil n'est nécessaire pour le montage sur la carte. Ici, dans cette technologie, les composants SMD sont directement montés sur la surface de la carte et ne nécessitent pas de faire de trou à bord.

Différentes parties de PCB:

Pad: Pad n'est rien d'autre qu'un morceau de cuivre sur lequel les conducteurs des composants sont montés et sur lesquels les soudures sont effectuées. Le tampon fournit le support mécanique aux composants.

Trace: Dans PCB, les composants ne sont pas connectés à l'aide de fils. Tous les composants sont connectés avec un matériau conducteur comme le cuivre. Cette partie en cuivre du PCB qui est utilisée pour connecter tous les composants qui est connue sous le nom de trace. La trace ressemble à la figure ci-dessous.

Couches: selon l'application, le coût et l'espace disponible du circuit, l'utilisateur peut choisir la couche de PCB. Le PCB monocouche est le plus simple dans la construction, facile à concevoir et le plus utile dans la vie courante. Mais pour les circuits très volumineux et complexes, les circuits imprimés double couche ou multicouches sont les plus préférés par rapport aux circuits imprimés monocouche. Aujourd'hui, dans un PCB multicouche, 10 à 12 couches peuvent être connectées et le plus critique est de communiquer entre les composants de différentes couches.

Couche de soie: La couche de soie est utilisée pour imprimer des lignes, du texte ou tout autre art sur la surface du PCB. Habituellement, pour la sérigraphie, de l'encre époxy est utilisée. La couche de soie peut être utilisée dans la couche supérieure et / ou inférieure de la carte PCB selon les besoins de l'utilisateur qui est connue sous le nom de sérigraphie TOP et sérigraphie BAS.

Couche supérieure et inférieure: dans la couche supérieure du PCB, tous les composants sont montés dans cette couche de PCB. Généralement, cette couche est de couleur verte. Dans la couche inférieure du PCB, tous les composants sont soudés à travers le trou et le fil des composants est appelé couche inférieure du PCB. Parfois, dans la couche supérieure et / ou inférieure, le PCB est recouvert d'une couche de couleur verte, connue sous le nom de masque de soudure.

Masque de soudure: Il y a une couche supplémentaire sur le dessus de la couche de cuivre appelée masque de soudure. Cette couche a généralement une couleur verte mais elle peut être de n'importe quelle couleur. Cette couche isolante est utilisée pour empêcher le contact accidentel des plots avec d'autres matériaux conducteurs sur PCB.

Matériaux PCB:

L'élément principal est un substrat diélectrique qui est rigide ou flexible. Ce substrat diélectrique est utilisé avec un matériau conducteur comme le cuivre dessus. En tant que matériau diélectrique, les stratifiés de verre époxy ou les matériaux composites sont utilisés.

1) FR4:

FR est le support de FIRE RETARDENT. Pour tous les types de fabrication de PCB, le matériau en verre feuilleté le plus courant est le FR4. A base de composés tissés verre-époxy, le FR4 est un matériau composite qui est le plus utile car il offre une très bonne résistance mécanique.

FR4	Temp de transition vitreuse.
la norme	130	Le plus courant et le plus utilisé Le moins cher
Avec une température de transition vitreuse plus élevée.	170-180	Compatible avec la technologie de refusion sans plomb
Sans halogène	-	Compatible avec la technologie de refusion sans plomb

2) FR-1 et FR-2:

Ce matériau est fabriqué à partir de papier et de composés phénoliques et ce matériau n'est utilisé que pour les PCB à une seule couche. FR1 et FR2 ont des caractéristiques similaires, la seule différence est la température de transition vitreuse. FR1 a une température de transition vitreuse plus élevée que FR2. Ces matériaux sont également subdivisés en standard, sans halogène et non hydrophobes.

3) CEM-1:

Ce matériau est fabriqué à partir de papier et de deux couches de composés de verre époxy et de phénol tissés et ce matériau est utilisé uniquement pour les PCB unilatéraux. Le CEM-1 peut être utilisé à la place du FR4, mais le prix du CEM1 est supérieur à celui du FR4.

4) CEM-3:

ce matériau est un composé de verre époxy de couleur blanche qui est principalement utilisé dans les PCB à double couche. Le CEM-3 a une résistance mécanique inférieure à celle du FR4, mais il est moins cher que le FR4. C'est donc une bonne alternative à FR4.

5) polyimide:

Ce matériau est utilisé dans les circuits imprimés flexibles. Ce matériau est fabriqué à partir de keepon, rogers, dupont. Ce matériau a de bonnes propriétés électriques, une félicité, une large plage de températures et une résistance chimique élevée. La température de fonctionnement de ce matériau est de -200 ͦC à 300 ͦC.

6) Préimprégné:

Prepreg signifie pré-imprégné. C'est une fibre de verre imprégnée de résine. Ces résines sont pré-séchées, de sorte que lorsqu'elle est chauffée, elle coule, colle et complètement immergée. Prepreg a une couche adhésive qui donne une résistance similaire à FR4. Il existe de nombreuses versions de ce matériau selon la teneur en résine, la résine standard SR, la résine MR-moyenne et la résine HR-high. Celui-ci est choisi en fonction de l'épaisseur requise, de la structure de la couche et de l'impédance. Ce matériau est également disponible en haute température de transition vitreuse et sans halogène.

Logiciel de conception de PCB:

Voici quelques-uns des logiciels de conception de circuits imprimés les plus populaires. Vous pouvez en savoir plus sur ces logiciels de conception de circuits imprimés ici.

Aigle:

EAGLE est le moyen le plus populaire et le plus simple de concevoir des circuits imprimés. EAGLE est l'acronyme de Easy Applicable Graphical Layout Editor, précédemment développé par CadSoft Computer et actuellement Autodesk est le développeur de ce logiciel. Pour concevoir un schéma de circuit, EAGLE dispose d'un éditeur de schéma. L'extension de fichier EAGLE est.SCH et différentes pièces et composants sont définis dans l'extension.LBR. L'extension de fichier de la carte est.BRD.

Multisim:

Multisim est également un logiciel d'apprentissage très puissant et facile. Qui est à l'origine développé par Electronics Workbench et maintenant c'est une division de National Instruments (NI). Il comprend la simulation de microcontrôleur (MultiMCU) et des fonctionnalités intégrées d'exportation d'import vers le logiciel de mise en page PCB. Ce logiciel est largement utilisé dans les universités et également dans l'industrie pour l'enseignement en circuit.

EasyEDA:

EasyEDA est un logiciel utilisé pour concevoir et simuler des circuits. Ce logiciel est un outil intégré pour la capture schématique, la simulation de circuits SPICE, basé sur Ngspice et la mise en page PCB. L'avantage le plus important de ce logiciel est qu'il s'agit d'un logiciel basé sur le Web et utilisé dans la fenêtre du navigateur. Donc, ce logiciel est indépendant du système d'exploitation.

Altium Designer:

Ce logiciel est développé par la société de logiciels australienne Altium Limited. La principale caractéristique de ce logiciel est la capture schématique, la conception de circuits imprimés 3D, le développement FPGA et la gestion des versions / données. C'est le premier logiciel qui offre la visualisation 3D et le contrôle du jeu de PCB directement à partir de l'éditeur de PCB.

KiCad: Ce logiciel est développé par jean-pierre charras. Ce logiciel dispose d'outils qui peuvent créer des BoM (Bill of Material), des illustrations et une vue 3D du PCB ainsi que tous les composants utilisés dans le circuit. De nombreux composants sont disponibles dans la bibliothèque de ce logiciel et il existe une fonctionnalité permettant à l'utilisateur d'ajouter ses composants personnalisés. Ce logiciel prend en charge de nombreux langages humains.

CircuitMaker: Ce logiciel est également développé par Altium. L'éditeur de schémas de ce logiciel inclut le placement de composants de base et ce logiciel est utilisé pour concevoir des schémas multicanaux et hiérarchiques avancés. Tous les schémas sont téléchargés sur le serveur et ces fichiers peuvent être consultés par n'importe qui, à condition que vous ayez besoin d'un compte CircuitMaker.