Bibliographie & annexes
Quiz & test
Présentation
En anglais
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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This article reviews the processes and feedback that led to printed circuit board design. They notably include the design of tracks and annular rings that meet the required levels of electrical and thermal performance as well as those of reliability. The design is the beginning of a timeline that shares a normative framework, standards and CAD tools used in a specific industrial sector. Whilst respecting environmental criteria, the rigid printed circuit board can then be classified according to levels of performance based on acceptance criteria.
Auteur(s)
-
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.
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KEYWORDS
printed circuits boards | annular rings | trough hole vias | microvias | insulated substrate
VERSIONS
- Version archivée 1 de août 2005 par Eric CADALEN
DOI (Digital Object Identifier)
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Présentation
Données d'entrée de la conception
En anglais
1. Présentation générale
1.1 Aperçu de la technologie des circuits imprimés
Rappelons en préambule que le circuit imprimé est au départ un produit européen inventé par le Dr P. Eisler. Depuis le premier circuit fabriqué en Grande-Bretagne en 1942, le circuit imprimé représente approximativement en Europe une industrie employant près de 50 000 personnes travaillant dans 1 000 entreprises dont 400 ateliers de fabrication . L'Europe représente, en 2012, 5 % de la production mondiale de « cartes électroniques » dont la technique s'est uniformisée et répond aujourd'hui à des standards mondiaux au niveau industriel.
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. Le traitement consiste à supprimer le cuivre par attaque chimique là où il n'y 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 seront 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...
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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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