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RÉSUMÉ
Cet article passe en revue les procédés et retours d'expérience qui ont conduit à la conception des circuits imprimés. Citons notamment le dessin des pistes et pastilles qui répondent à des niveaux requis de performances électriques, thermiques et de fiabilité. La conception est le début d'une chronologie qui partage un référentiel normatif, des standards ainsi que des moyens de CAO communs à tous les interlocuteurs d'un même cadre industriel. Tout en respectant les critères environnementaux, le circuit imprimé rigide peut alors être classé par niveaux de performances sur la base de critères d'acceptation.
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Eric CADALEN : Ingénieur en science des matériaux
INTRODUCTION
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 ?
-
quels types de composants y seront implantés (traversants, composants montés en surface, actifs, passifs, etc.) ?
-
les lignes devront-elles avoir une impédance déterminée et tolérancée ?
-
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. Cette technique de circuits imprimés rigides bénéficie de plus de 70 ans d'expérience et ce document permet d'orienter le concepteur sur les règles de base en permettant de définir un dessin en connaissance de cause.
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version archivée 1 de août 2005 par Eric CADALEN
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Paramètres de la conception
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2. Données d'entrée de la conception
2.1 Critères de performance
Les performances ou spécifications vont être en interaction avec les procédés de fabrication du circuit imprimé et vont être à considérer avec les données d'entrée.
L'application va généralement rapidement dégager trois niveaux d'exigence de fabrication directement en rapport avec les règles de conception :
-
circuit imprimé standard mettant en œuvre les procédés classiques ;
-
circuit imprimé avancé mettant en œuvre des contrôles qualité additionnels ;
-
circuits imprimés prototypes en limite de « capabilité » nécessitant une revue, d'où une hausse des temps de fabrication et une baisse des rendements à prévoir.
À partir des critères de performance, l'objectif est de rendre compatibles les paramètres clefs des procédés de fabrication, et notamment les plus critiques :
-
largeur minimale de piste, fixée par les performances électriques requises ;
-
espacement minimal entre pistes, fixé par les performances électriques requises ;
-
différence minimale entre diamètre pastille et diamètre de trou non métallisé ou métallisé ;
-
tolérances de superposition d'une face à l'autre ;
-
largeur radiale minimale des trous ;
-
tolérance de position des pastilles sur la grille.
2.1.1 Niveau de résistance environnementale
Le niveau de fiabilité requis est fixé par l'application envisagée et va varier suivant le niveau d'intégration du circuit imprimé, les choix technologiques et industriels retenus. Même si des logiciels performants de simulation permettent de prédire le comportement en vieillissement du circuit imprimé, des tests environnementaux sur le système sont nécessaires pour valider leur influence sur le circuit imprimé.
Ce retour d'expérience a permis d'établir un lien entre les performances du système et les caractéristiques du circuit imprimé.
Le niveau de fiabilité requis et les performances exigées conduisent à trois classes de circuits imprimés (définies...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BISMUTH (B.), GASCH (M.), MEOZZI (A.), ROSARIO (R.) - L'Europe : prête pour les changements? - Dossier Électronique Mag, janv/fev 2011.
-
(2) - ZARROW (P.) - Soldering. - Surface Mount Technology (SMT), August 2000.
-
(3) - COOMBS (C.F. Jr) - Printed circuits handbook, sixth edition - . Mc Graw Hill.
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
1 Outils logiciels et sites internet
-
http://electronique-mag. com : site du magazine piste et pastilles dédié aux circuits imprimés.
-
http://ipc-2581.com/ : site descriptif des fichiers d'échanges de données PCB
-
http://www.pentalogix.com/viewmate.php : éditeur de fichiers gerbers
-
http://www.designspark.com/pcb : outil de dessin de circuit imprimé gratuit
-
http://saturnpcb.com/pcb_toolkit.htm : outil de calcul relatifs aux PCB
-
http://www.tsien.info/ : outil de dessin schématique et circuit imprimé
-
http://www.cadsoftusa.com/eagle-pcb-design-software/ : outil de dessin circuit imprimé
-
http://www.freepcb.com/ : outil de dessin de circuit imprimé gratuit
-
https://www.expresspcb.com/ outil de dessin de circuit imprimé
-
...
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