Démystification de la fabrication de circuits imprimés : Étapes clés et conseils de conception pour des résultats optimaux

Mots-clés : Fabrication de circuits imprimés

Les circuits imprimés (circuit imprimé) constituent la pièce maîtresse de tout appareil électronique important. Ces inventions miraculeuses se manifestent dans presque tous les appareils électroniques informatiques, en commençant par des entités simples telles que les horloges numériques, les calculatrices, etc. En termes simples, le circuit imprimé interconnecte les circuits électriques dans les appareils électroniques ; il assure les fonctions électriques et mécaniques d'un circuit des dispositifs. En résumé, les circuits imprimés indiquent à l'électricité où aller, donnant ainsi vie à vos appareils électroniques. Il est conseillé aux concepteurs de circuits de visiter l'atelier de fabrication de circuits imprimés avant de se lancer dans la conception, afin de pouvoir discuter en détail avec les fabricants de leurs besoins en matière de production de circuits imprimés. Cela aide les concepteurs à éviter de reporter des erreurs dans la phase de conception si elles ne sont pas nécessaires. En revanche, si l'organisation a externalisé davantage de demandes de fabrication de circuits imprimés auprès de fournisseurs étrangers, cela devient impraticable. C'est pourquoi l'article présent a été rédigé afin de donner une perception correcte des étapes du processus de fabrication d'un circuit imprimé. Il fournit peut-être aux concepteurs de circuits et aux personnes ayant peu de connaissances sur l'industrie des circuits imprimés un aperçu de leur création et aide à prévenir certaines de ces erreurs.

Un manque d'attention à cet aspect de la construction pourrait créer un certain nombre de problèmes dans votre processus de développement de circuit imprimé. Ceux-ci peuvent aller de l'impossibilité de produire vos cartes à de faibles rendements, voire à des pannes précoces sur le terrain. D'un autre côté, il existe des moyens d'atténuer ces éventualités chronophages et coûteuses par des actions de conception. Commençons d'abord par répondre à votre question, à savoir « qu'est-ce que le processus de fabrication d'un circuit imprimé ? », puis nous discuterons de l'importance de connaître cet aspect du processus de développement de circuit imprimé.

En quoi consiste le processus de fabrication d'un circuit imprimé ?

Il peut ne pas être très utile de passer directement à la fabrication sans comprendre comment un schéma ou une idée que vous avez en tête se connecte aux différentes étapes nécessaires pour réaliser cette idée. Afin de donner une définition appropriée au processus de fabrication de circuit imprimé, il serait utile d'expliquer d'abord plusieurs autres termes connexes et leurs liens entre eux.

Développement de circuit imprimé : Dans son sens le plus simple, le développement de circuit imprimé peut être décrit comme la conception et la préparation d'une carte de circuit pour la production. Cela comprend généralement trois étapes : Conception structurelle, mécanique, électrique, électronique, instrumentation & contrôle, fabrication et test. Dans tous les designs sauf les plus basiques, cela se fait de manière itérative pour arriver à la conception de la plus haute qualité possible dans le temps imparti au développement.

Fabrication de circuit imprimé : La fabrication de circuit imprimé est le processus réel de création de la disposition de votre carte. C'est un processus en deux parties commençant par la fabrication de la carte, et il inclut le montage de circuit imprimé ou PCBA.

Test de circuit imprimé : Le test de circuit imprimé, souvent appelé mise en service, est l'une des dernières étapes de la conception d'un circuit imprimé après sa fabrication. Les tests pendant le développement évaluent la capacité de la carte à remplir efficacement les fonctions opérationnelles prévues. Comme pour les autres étapes de développement, pendant cette phase, toutes les lacunes, erreurs ainsi que les points nécessitant des modifications en raison de l'impossibilité d'atteindre des performances optimales sont détectés, et un nouveau cycle est lancé pour intégrer ces changements.

montage de PCB : Le montage de PCB ou PCBA est connu comme le deuxième processus ou la deuxième étape de la fabrication de circuit imprimé, qui implique le montage des composants individuels de la carte sur ce circuit imprimé nu par soudure.

Le processus de fabrication de circuit imprimé

La fabrication de circuits imprimés désigne le processus par lequel une conception de circuit imprimé est transformée en une structure physique, en suivant les données du dossier de conception. Cette matérialisation est réalisée grâce aux actions ou techniques suivantes : l'émulation du layout prévu sur des stratifiés cuivrés

La réduction d'épaisseur ou simplement l'élimination d'une partie du cuivre sur les couches internes pour faire apparaître les traces et les pastilles.

La fabrication de l'empilement des couches du circuit imprimé implique la stratification des matériaux de la carte à haute température.

La création des emplacements de montage, des positions des broches traversantes et des vias

Le nettoyage ou la décapage de la ou des couches de cuivre jusqu'au niveau des traces et des pastilles

Les trous de broches et les trous de via sont des éléments importants pour la métallisation.

La protection de la surface par l'application d'une couche ou d'un masque de soudure.

Les instructions de sérigraphie pour les références et la polarité, les logos ou autres marquages en surface

De plus, une finition optionnelle peut être appliquée sur les parties cuivrées de la surface.

OK, découvrons ce que cela signifie pour le développement de circuits imprimés.

Faut-il se familiariser avec le processus de fabrication des circuits imprimés ?

On peut et on devrait probablement se poser la question : La connaissance du processus de fabrication des circuits imprimés est-elle utile ? Cependant, la fabrication de circuits imprimés n'est pas une tâche de conception, mais une tâche externalisée confiée à un fabricant sous-traitant (CM). Il est important de noter que la fabrication n'est pas une activité de conception, bien qu'elle soit réalisée strictement conformément aux normes fournies à votre CM.

Malheureusement, dans la plupart des cas, votre CM ne dispose d'aucune information concernant l'intention de conception ou les objectifs de performance de votre design.

Faisabilité de fabrication : La capacité de vos cartes à être fabriquées dépend d'un certain nombre des caractéristiques ci-dessous. Il s'agit notamment de : vérifier qu'il existe des espacements appropriés entre les éléments de surface de la carte et le bord, et s'assurer que le matériau choisi a un coefficient de dilatation thermique (CTE) suffisamment élevé pour supporter l'assemblage des cartes (PCBA), particulièrement lors de l'utilisation de soudure sans plomb. L'un ou l'autre de ces points pourrait empêcher la fabrication de votre carte sans une refonte. Les coûts de fabrication de votre carte seront généralement affectés par ces raisons ainsi que par des demandes de refonte imprévues. De plus, si l'on décide de regrouper les conceptions en panneaux, cela ne sera pas non plus possible sans une planification préalable.

Taux de rendement : Il faut souligner que rien n'empêche votre carte d'être fabriquée avec succès même en présence de problèmes de fabrication. Par exemple, pousser les paramètres aux limites de tolérance des équipements du CM conduira à une augmentation du nombre de cartes inutilisables.

Fiabilité : En fonction de l'utilisation spécifique d'une carte, elle est classée selon la norme IPC-6011. Pour les circuits imprimés rigides, il existe trois niveaux de classification qui établissent des exigences prescrites pour la construction de la carte, afin de fournir un degré spécifié de fiabilité de performance. Tenter de faire concevoir votre carte avec une classification inférieure aux besoins de votre application vous garantira très certainement des performances très instables ou une défaillance pure et simple de la carte.

Ainsi, la réponse à cette question est un retentissant oui ! C'est pourquoi il est crucial de comprendre le processus de fabrication des circuits imprimés, car les décisions prises à cette étaque auront des répercussions tout au long du processus de développement du circuit imprimé, de sa fabrication, et même pendant la phase de fonctionnement de l'appareil. La seule véritable protection contre les types de problèmes pouvant découler d'un manque de connaissance du processus de fabrication en tant que facteur dans votre conception, est l'application des règles et directives de conception pour la fabricabilité (DFM), fondées sur les capacités de votre CM.

Pour tirer le maximum d'avantages du DFM afin d'éviter des pertes de temps et des coûts de fabrication supplémentaires, vous avez besoin d'une analyse de conception stratégique et efficace. Comme avec le package d'outils d'automatisation documentaire, il est possible de générer plusieurs vues détaillées complexes qui aideront votre CM pendant l'étape de fabrication du circuit imprimé.