PCB: Le battement de cœur de l’électronique moderne
PCB, abréviation de Circuit imprimé, sert de colonne vertébrale aux appareils électroniques modernes. Construit à partir d'un substrat de base, matériaux d'isolation, et feuille de cuivre, Les PCB utilisent des processus d'impression et de gravure pour créer des circuits. Alternativement connu sous le nom de PWB (Carte de fil imprimé) aux États-Unis et en Grande-Bretagne, ces cartes sont cruciales pour supporter et connecter divers composants électroniques.
Le rôle des PCB
Les PCB sont des composants électroniques essentiels qui non seulement prennent en charge les assemblages électroniques au sein d'une carte PCBA, mais fournissent également des connexions de circuits pour divers composants électroniques.. En connectant des condensateurs, résistances, inducteurs, Puces ic, et autres composants nécessaires, Les PCB fonctionnent comme la carte mère ou la carte mère des appareils électroniques.
Presque tous les gadgets électroniques, des écouteurs et batteries aux ordinateurs, équipement de communication, avions, satellites, automobiles, navires, et dispositifs médicaux, repose sur des PCB. PCB, qui signifie assemblage de circuits imprimés, fait référence à un PCB rempli de divers composants électroniques.
L'origine des PCB
L'histoire des PCB remonte à 1925 quand Charles Ducas, le pionnier du procédé additif, création réussie de conducteurs pour le câblage en imprimant des motifs de circuits sur un substrat isolant et en utilisant la galvanoplastie. Dans 1936, Paul Eisler, le pionnier du processus soustractif, premiers PCB utilisés dans les radios.
L'application de la technologie PCB dans les radios militaires a commencé en 1943, et par 1948, les États-Unis ont officiellement approuvé les PCB pour un usage commercial. Dans les années 1950, avec la résolution des problèmes de force de liaison et de soudabilité des panneaux CCL et laminés, la méthode de gravure sur cuivre est devenue courante, et les PCB ont commencé à être largement utilisés. Depuis lors, Les PCB ont dominé l'industrie électronique.
Évolution de la technologie des PCB
Des PCB simple face dans les années 1950 aux PCB double face puis multicouches dans les décennies suivantes, l'industrie a connu des progrès significatifs. Les années 1970 ont vu un développement rapide des PCB multicouches, évoluer vers la haute précision, densité élevée, ridules, petits trous, haute fiabilité, faible coût, et production continue automatisée.
Dans les années 1980, Technologie de montage de surface (CMS) montage traversant progressivement remplacé, et PCB multicouches ultra-élevés et interconnexion haute densité (IDH) les planches ont prospéré. Dans les années 1990, la technologie d'emballage a évolué à partir de Quad Flat Packages (CFP) aux tableaux de grilles à billes (BGA), incitant les PCB à développer des circuits plus petits.
Au 21e siècle, BGA haute densité, emballage à l'échelle des copeaux, et les matériaux stratifiés organiques pour les substrats d'emballage IC ont connu une croissance rapide dans la technologie des PCB. Les PCB ont évolué d'une simple couche à une double couche, multicouche, flexible, combinaisons rigide-flexible, à base de métal, céramique, et plus, chacun maintenant sa tendance de développement unique.
Les fonctions du PCB
Avant les PCB, les composants électroniques étaient interconnectés par des fils. Les PCB fournissent un support mécanique pour la fixation et l'assemblage de circuits intégrés et d'autres composants électroniques, permettre le câblage et les connexions électriques (transmission de signaux) ou isolation électrique parmi eux. Ils offrent également les propriétés électriques requises telles que l'impédance caractéristique.
L'adoption de PCB dans les appareils électroniques évite les erreurs associées au câblage manuel, facilite l'insertion ou le montage automatique des composants, soudure, et tests, garantir la qualité des produits, améliorer la productivité, Réduction des coûts, et simplifier la maintenance. Les PCB simplifient l'assemblage et le soudage, réduire les charges de travail de câblage traditionnelles, et alléger l'intensité du travail.
Classifications des PCB
Par candidature
- PCB grand public: Utilisé dans les jouets, caméras, téléviseurs, équipement audio, téléphones portables, lumières, appareils électroménagers, etc..
- PCB industriels: Utilisé en sécurité, automobiles, ordinateurs, appareils de communication, instruments, contrôleurs industriels, etc..
- PCB militaires: Utilisé dans l'aérospatiale, radar, navires militaires, et matériel de communication militaire.
Par matériau de base
- PCB à base de papier: À base de papier phénolique et à base de papier époxy.
- PCB à base de tissu de verre: À base de toile de verre époxy et à base de toile de verre Téflon.
- PCB en fibres synthétiques: À base de fibres synthétiques époxy.
- PCB à base de films organiques: À base de film nylon.
- PCB à substrat céramique.
- PCB à base de métal: Fer, aluminium, cuivre.
- PCB composés d'hydrocarbures.
- PCB en poudre céramique.
- PTFE, PCB en téflon.
Par structure
- PCB rigides
- PCB flexible
- PCB combinés rigides-flexibles
Par nombre de couches
- PCB simple face: Cartes monocouche avec composants et marquages d'un côté et circuits de l'autre.
- PCB double face: Circuits des deux côtés connectés via des vias.
- PCB multicouches: Contenant des couches de circuits internes, typiquement 4 à 20 couches.
- PCB HDI: Cartes d'interconnexion haute densité avec micro vias et vias enterrés, couramment utilisé dans les cartes mères de téléphones portables.
La structure du PCB
Les PCB sont constitués de stratifiés recouverts de cuivre (CCL), Préimprégné (Feuilles PP), feuille de cuivre, masque de soudure (également connu sous le nom de résistance à la soudure), et couches de sérigraphie. Les traitements de surface protègent la feuille de cuivre exposée de l'oxydation et garantissent une soudure efficace.
CCL (Stratifiés plaqués de cuivre)
CCL, ou stratifié cuivré, est un matériau composite fabriqué en liant un tissu en fibre de verre et une feuille de cuivre avec de la résine époxy comme liant. Le CCL est le matériau de base pour la fabrication des PCB, assurer la conductivité, isolation, et un soutien. La performance, qualité, et le coût de fabrication des PCB dépend largement du CCL.
Préimprégné (Feuilles PP)
Préimprégné, également connu sous le nom de feuilles PP, est l'un des principaux matériaux utilisés dans la production de PCB multicouches. Il est constitué de résine et de matériaux de renforcement tels que du tissu en fibre de verre. Le préimprégné se ramollit sous la chaleur et la pression et se solidifie en refroidissant.
Copper Foil – Circuit Layer
Feuille de cuivre, un mince, feuille métallique continue déposée sur le substrat PCB, sert de chef d'orchestre. Il adhère à la couche isolante et est gravé pour former des motifs de circuit. Les types courants de feuilles de cuivre comprennent les feuilles de cuivre roulées (Rampe) et feuille de cuivre électrolytique (Élégant).
Masque de soudure
Le masque de soudure, généralement vert mais également disponible en rouge, noir, et bleu, est une couche protectrice permanente sur le PCB, prévenir l'humidité, corrosion, moule, et dommages mécaniques. Cela évite également que les composants ne soient mal soudés..
Couche d'écran à soie
La couche sérigraphiée, généralement situé au-dessus du masque de soudure, fournit des annotations et des étiquettes telles que les valeurs des composants, grandes lignes, logos du fabricant, et dates de fabrication, aider à l'installation et à la maintenance du PCBA.
Traitement de surface des PCB
Le traitement de surface fait référence au revêtement des points de connexion sur les PCB, tels que des tampons ou des points de contact, avec une couche protectrice. Les traitements de surface courants incluent l'étamage au plomb, étamage sans plomb, Conservateurs de soudabilité organique (OSP), Nickel chimique/Or par immersion (ACCEPTER), argent par immersion, boîte à immersion, et placage au doigt en or. Avec des réglementations environnementales de plus en plus strictes, l'étamage au plomb a été progressivement supprimé, et la plupart des PCB sont désormais conformes aux processus de fabrication RoHS et sans halogène.
Conclusion
Les PCB sont des composants indispensables dans l'électronique moderne, facilitant un câblage sans erreur, assemblage automatisé, et une production rentable. À mesure que la technologie évolue, Les PCB continuent de s’adapter, s’assurer qu’ils restent une pierre angulaire de l’innovation électronique.