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 :
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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.
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VERSIONS
- Version courante de nov. 2013 par Eric CADALEN
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Présentation
Exemple : démonstrateur FCOB Thales6. Préconisations d’utilisation
Le circuit imprimé est rarement utilisé « nu » mais conçu pour être équipé (de composants, boîtiers, PCB...) puis intégré dans un produit, ce qui implique des contraintes d’utilisation qui se déclinent sur chacun des constituants du circuit imprimé.
6.1 Finition des métallisations externes
Le choix des finitions du circuit imprimé doit être décidé en fonction de l’application ultérieure.
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HASL (hot air solder leveling) : consiste à réaliser un dépôt sélectif d’étain-plomb 63/37 eutectique par immersion dans un bain d’alliage en fusion et nivelage à l’air chaud en sortie du bain. Ce dépôt d’épaisseur non uniforme n’est pas compatible avec le report de composants à pas fins.
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Étain-plomb refondu et sélectif : l’étain-plomb utilisé en tant que masque de gravure lors de la fabrication du circuit imprimé par méthode inverse peut être conservé et constitue une finition après refusion.
-
OSP (organic solderability protectant) : la finition OSP se distingue des autres par sa constitution organique qui assure une mouillabilité suffisante lors de refusions et permet de réduire sensiblement le coût du circuit imprimé (25 % moins cher que NiAu par exemple). En revanche, sa résistance est limitée dans le temps et cette finition n’assure pas les meilleurs résultats (comparativement aux autres finitions) en fiabilité des assemblages.
-
ENIG (electroless nickel gold) : consiste à déposer du nickel par voie chimique puis un dépôt d’or chimique d’épaisseur très faible. Deux méthodes de dépôt se distinguent :
-
le dépôt sélectif de nickel-or est réalisé après dépôt du vernis d’épargne de brasure ;
-
le dépôt global de nickel-or est réalisé avant dépôt du vernis d’épargne sur l’ensemble du cuivre externe.
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Étain chimique : la finition étain chimique aujourd’hui qualifiée par Thales devrait devenir à court terme la finition préférentielle alternative au nickel-or chimique (ENIG) pour les produits Thales....
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Préconisations d’utilisation
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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