Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Eric CADALEN : Ingénieur matériaux de la microélectronique, service technologie, THALES Microelectronics
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Lire l’articleINTRODUCTION
L’aptitude d’un circuit imprimé à être fabriqué dans des conditions industrielles dépend principalement de la manière dont il a été conçu. Le coût de sa réalisation, les rendements, la qualité du produit terminé sont proportionnels à la qualité du design.
Le concepteur de circuits imprimés aura la satisfaction d’obtenir de bons résultats, s’il tient compte des impératifs de fabrication, ce qui signifie qu’il devra avoir une bonne connaissance des procédés, des différentes méthodes, des équipements et, bien sûr, du personnel nécessaire à la construction du produit.
La dérive peut être rapide, et l’on rencontre souvent le cas de circuits non réalisables industriellement car leurs caractéristiques mécaniques sont en dehors des limites du savoir-faire de la plupart des fabricants. Bien sûr, on trouvera la parade pour néanmoins obtenir le produit terminé, mais à quel prix ?
L’un des objectifs de ce document est de faire prendre conscience au concepteur des avantages qu’il peut apporter à sa société, s’il tient compte des difficultés qu’aura un fabricant lors de la réalisation du circuit imprimé.
Avant de commencer tout travail, le concepteur doit se poser certaines questions telles que :
-
quelles sont les fonctions que le circuit imprimé devra remplir ? ;
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quels types de composants y seront implantés (traversants, composants montés en surface, actifs, non actifs, etc.) ? ;
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les lignes devront-elles avoir une impédance déterminée et tolérancée ? ;
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la technologie du futur circuit imprimé nécessitera-t-elle des blindages par des lignes reliées à la masse, afin d’éviter les problèmes éventuels de diaphonie ? ;
-
la vitesse de propagation des signaux est-elle imposée, ainsi que les pertes diélectriques ? ;
-
quelle sera la quantité de circuits à réaliser ? ;
-
où seront fabriqués les produits ? Quel est le niveau de « savoir-faire » du manufacturier ?
Déjà, à partir des réponses fournies, on verra apparaître des éléments qui détermineront, plus tard, la construction du circuit, tels que :
-
le matériau de base ;
-
le format détouré du circuit imprimé ;
-
la grille de perçage ;
-
le diamètre des trous des composants et des vias (sans composants).
C’est à partir du composant que l’on doit implanter sur le circuit que l’on va concevoir progressivement le produit, car déjà le diamètre du trou est imposé au concepteur [composant traditionnel ou composant monté en surface (CMS)], puis celui de la pastille qui va recevoir ce trou, ce qui déterminera la largeur des pistes, leur espacement et leur nombre possible à placer entre deux pastilles.
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version courante de nov. 2013 par Eric CADALEN
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Présentation
Paramètres de la conception1. Aperçu de la technologie des circuits imprimés
Le circuit imprimé est un support isolant sur lequel des pistes de cuivre réalisent la quasi-totalité des connexions entre les composants qu’il supporte. Le support isolant résulte de l’association d’une résine et de charges, ce qui permet de réaliser le stratifié (ensemble de couches empilées et orientées suivant un ordre de drapage et rendues solidaires par l’opération de polymérisation).
Le stratifié est ensuite recouvert d’une fine pellicule de cuivre (< 70 µm) fortement collée sur le support par électrodéposition ou laminage.
Le traitement consiste à supprimer le cuivre par attaque chimique là où il n’y a pas de liaison à assurer et à le laisser là où, au contraire, on veut former les pistes reliant les composants.
Le stratifié peut alors être percé d’une pastille de cuivre côté recto vers une autre pastille de cuivre côté verso. Ces pastilles sont ultérieurement connectées par un dépôt de cuivre recouvrant le fût du trou débouchant et les pastilles. Ce stratifié peut constituer un « double face » ou bien être une couche interne d’un « multicouche ».
Pour réaliser un multicouche, le préimprégné (association de fibres et de résines dans un état de prépolymérisation – stade « B » – adapté à la mise en œuvre) est disposé entre chaque feuille de stratifié. Le cuivre préalablement préparé permet l’accroche du préimprégné après empilement et pressage de l’ensemble des couches sous hautes pression et température. Ce multicouche peut alors être percé sur toute son épaisseur. Le fût du trou débouchant est cuivré à son tour pour relier, par exemple, les pistes internes aux pistes externes via les pastilles (voir la section d’un multicouche complexe sur la figure 1).
1.1 Contraintes liées à l’application
L’application envisagée apporte des contraintes à prendre en compte lors du choix des matériaux et des procédés de fabrication du circuit imprimé. Les exemples de propriétés des matériaux de base ci-après illustrent ce propos et permettent de comprendre l’importance du choix des matériaux de base.
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Coefficient d’expansion thermique...
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Aperçu de la technologie des circuits imprimés
NORMES
-
Acceptability of printed boards. - A-600F -
-
Specification for high density interconnect (HDI) & microvia material. - 4104 -
-
Design guide for high density interconnects (HDI) & microvias. - 2315 -
-
Sectional design standard on rigid organic printed boards. - 2222 -
-
Generic standard on printed board design. - 2221A -
-
Implementation of ball grid array & other high density technology. - J-STD-013 -
-
Tests of flammability of plastic materials for parts in devices and appliances. - UL 94 -
ANNEXES
(liste non exhaustive)
FLO/PCB
Logiciel de la compagnie Flomerics permettant de faire une simulation thermique d’un circuit imprimé comprenant des composants (et leur modèle thermique issu de la bibliothèque JEDEC) et d’optimiser la conception thermique par ajout de vias thermiques, plaques de cuivre, etc.
GC-Prevue
Logiciel gratuit de la compagnie GraphiCode permettant de lire des fichiers gerber. Le format gerber, connu aussi sous le nom de RS-274, est un format standard dans l’industrie pour décrire un circuit imprimé. Ce format est le support des masques utilisés en photolithographie. Le circuit imprimé est ainsi décrit par un fichier gerber pour chaque couche et un fichier comprenant les positions de perçage.
sPlan
Logiciel dédié à la conception de schémas électriques, de diagrammes et schémas électroniques.
http://www.abacom-online.de/html/splan.html
Sprint-Layout
Logiciel dédié au tracé de circuits imprimés permettant de générer des fichiers au format gerber.
http://www.abacom-online.de/html/sprint-layout.html
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