Déterminer le nombre de couches d'un PCB multicouche : guide étape par étape

Le circuit imprimé ou PCB, en abrégé, sont des cartes qui connectent les composants électroniques. La fibre de verre non conductrice est le matériau crucial connu sous le nom de substrat. Un revêtement d'une fine couche de cuivre est sur un côté ou les deux côtés. La gravure de lignes, plots ou vias est sur la plaque de cuivre et l'excès de cuivre est retiré. Si vous voulez voir quel type de PCB ?

Ouvrez vos appareils électroniques jetés ou détruits, qu'il s'agisse de PC ou d'ordinateurs portables. Vous verrez une fine carte verte avec des gravures dessus, ce que je suis sûr que vous avez déjà vu auparavant. Elles ont l'air assez belles.

Beaucoup d'entre vous ne connaissent pas grand-chose au PCB multicouche, mais presque tous les appareils électroniques principaux en ont un ; oui, ils en ont. Alors voici tout ce que vous devez savoir sur le PCB multicouche.

1. Qu'est-ce qu'un PCB multicouche ?

Les PCB existent en monocouche, double couche et multicouche. Les PCB monocouche ont un revêtement et une gravure de cuivre sur un seul côté de la carte. Les PCB double couche l'ont sur les deux côtés. Une autre chose : chaque couche a une certaine impression dessus, indépendamment du PCB multicouche.

Ce qui différencie un PCB multicouche d'un PCB simple ou double couche ? C'est son intercalage de fibre de verre entre les couches de cuivre. Le nombre de couches peut aller de 4 à 28, avec une épaisseur de 0,4 à 5 mm dans les appareils électroniques sophistiqués.

1.1 Où utilise-t-on le PCB multicouche ?

Des mobiles aux ordinateurs portables en passant par les moniteurs cardiaques, tous utilisent des PCB multicouches. Pourquoi demandez-vous ? C'est à cause de l'augmentation de la fonctionnalité par rapport à un simple ou double couche. Pensez-y comme ceci : quand vous avez besoin de connexions de circuit complexes.

On peut le faire soit avec plusieurs PCB monocouche, soit avec un seul PCB multicouche. Cela n'augmente pas seulement la fonctionnalité mais diminue aussi le poids — une autre chose : cela prend beaucoup moins de place que les PCB monocouche ou double couche. Les résultats sont des smartphones, TV, ordinateurs portables de plus en plus fins.

1.2 Les principaux avantages du PCB multicouche

• Fonctionnalité et capacité supérieures
• Prend moins de place
• Moins de poids comparé au simple ou double couche
• Vitesse plus rapide
• Densité de composants plus élevée
• Fabrication rigide et flexible possible

2. Les principales questions pour le PCB multicouche

Maintenant vous savez ce qu'est un PCB multicouche. Plongeons un peu plus profondément et parlons des aspects techniques associés. Ne vous inquiétez pas, ce n'est pas ennuyeux, et vous ne vous endormirez pas.

Voici quelques choses à garder à l'esprit en bidouillant avec le PCB.

2.1 Quelle fréquence de travail avez-vous besoin ?

Imaginez cliquer sur une application dans votre appareil et attendre qu'elle s'ouvre. Vous continuez d'attendre. Parfois, c'est super lent.

Je suis sûr que cela ne vous met pas de bonne humeur. Eh bien, c'est à cause de la vitesse d'horloge ou de la fréquence de votre processeur (aussi un PCB). Les PCB monocouche ou double couche ont une fréquence de travail d'environ 500 MHz – 1 GHz.

Les PCB multicouches ont une fréquence de travail de 500 MHz – 2 GHz assez élevés. Si vous pensez que ce n'est pas beaucoup, mon ami, vous avez tort, c'est suffisant pour faire ouvrir une application une minute plus vite. Le siècle actuel est tout sur la vitesse et le streaming, appareils plus rapides, vie plus rapide. Et tout le monde veut être un peu plus rapide, que ce soit de quelques secondes ou d'une minute.

2.2 Densité du PCB multicouche

Regardiez-vous les cartes PCB attentivement ? Vous verrez des structures qui ressemblent à des villes avec différentes routes. C'est assez cool, pour être honnête. Les composants ont une densité plus élevée qu'un circuit board d'une LED typique.

Avec les appareils qui deviennent plus fins, il y a plus de composants dans un seul circuit board. Et la façon de faire ça était, ouais, vous l'avez deviné, les PCB multicouches. Mais concevoir un PCB avec une densité plus élevée de composants n'est en aucun cas une promenade de santé. Cela prend du sérieux remue-méninges et diverses considérations. Vous devez connaître le nombre de plans de masse, plans d'alimentation et vias.

Utiliserez-vous des trous borgnes ou enterrés ?

Vias borgnes ou enterrés

Les vias sont des trous sur les circuits percés pour connecter les composants dans la couche interne ou externe. Les vias borgnes connectent la couche externe du circuit à la couche interne. Les vias enterrés connectent les couches internes, qui apparaissent comme un point blanc si vous regardez de près.

Rapport d'aspect

C'est le rapport de l'épaisseur de la plaque au diamètre du trou traversant. Généralement, le rapport d'aspect est de 6:1 chez la plupart des fabricants. Un rapport d'aspect plus petit permet une plus grande résistance du PCB. Un rapport d'aspect plus élevé permet plus de placage de cuivre et de fréquence. Donc, vous avez besoin du bon équilibre lors de la conception de votre PCB.

Intégrité du signal

Le signal peut aller d'un point à un autre sans perte ni distorsion. Si votre intégrité de signal n'est pas bonne, alors votre PCB ne fonctionne pas bien (si vous êtes Sherlock, vous le saurez). C'est pourquoi vous avez besoin d'un bon arrangement des plans de masse, plans d'alimentation, matériau PCB et vias en tête.

3. Règles pour concevoir un PCB multicouche

Maintenant, nous avons survolé les aspects techniques (ouf) ; parlons un peu de la conception. Cela peut être amusant et excitant. Si vous prévoyez de faire un PCB, voici ce que vous pouvez faire.

Étape 1 - Faites un schéma, qui est un plan pour tous vos composants sur votre PCB. Vous pouvez le faire avec l'aide d'un logiciel ou à la main, mais je recommande le logiciel.

Étape 2 - Dessinez la disposition de la carte. Vous pouvez le faire avec l'aide de logiciels tels que KiCad et CircuitMaker. Faites une recherche Google, et vous en trouverez beaucoup.

Étape 3 - La dernière étape est la gravure sur le circuit board. Vous pouvez le faire faire par quelqu'un d'autre car certaines entreprises offrent ce service. Ou vous pouvez le faire vous-même avec l'aide d'un pistolet à souder et d'autres choses.

Vous devez aussi vous assurer que votre conception schématique est correcte et pas seulement belle. Concevoir un PCB est assez amusant. Cependant, n'en faites pas trop. Et essayez de ne pas faire un PCB pour une carte graphique quand vous débutez.

Je vous recommande de commencer avec des LEDs. Elles ont l'air plutôt cool. De plus, c'est un passe-temps assez sympa ainsi qu'un assez bon travail à faire dans votre temps libre.

4. Différents types de PCB multicouche

Alors, quels sont les principaux types de PCB multicouches ? Voici un aperçu.

PCB monocouche – C'est celui dans lequel le revêtement de cuivre [fin] est sur un seul côté de la carte. De l'autre côté sont les connexions des composants électriques connectés électriquement.

PCB double couche – Dans ce type de PCB, une fine couche de revêtement de cuivre est sur chaque côté de la carte. Des trous percés connectent les circuits des deux côtés.

PCB multicouches – C'est une série de 3 ou plus de PCB double couche. L'isolation est entre chaque PCB. Ils sont maintenus en place par une colle puissante.

PCB rigides – Ces PCB utilisent un substrat rigide, qui ne se tord pas. Ils existent en monocouche, double couche ainsi qu'en multicouche.

PCB flexibles – Ces PCB utilisent un matériau de substrat flexible. Ils existent aussi en monocouche, double couche ainsi qu'en multicouche.

Note : Vous pouvez utiliser l'aluminium comme matériau conducteur autre que le cuivre.

5. PCB multicouche — Domaines d'application pour le multicouche

Je sais que vous avez déjà une assez bonne idée des domaines d'utilisation du PCB. Je vais vous dire un peu sur les divers endroits où vous pouvez le voir.

• Appareils électroniques, tels que les ordinateurs et smartphones. Presque tous les appareils électroniques utilisent une forme de PCB. Cela peut être sous forme pure ou complexe, sophistiquée.
• Dispositifs médicaux tels que les moniteurs de fréquence cardiaque et scanners CT.
• Appareils électroménagers tels que micro-ondes, réfrigérateurs et machines à café.
• Équipements d'éclairage tels que LEDs et enseignes au néon.
• Équipements industriels, tels que perceuses. Ou équipements automobiles tels que dispositifs de navigation et systèmes de contrôle dans les cockpits.

Ces petites cartes fines ont infiltré tous les domaines de la vie. Elles sont partout autour de nous.

6. Fabricant de PCB multicouche

La fabrication de PCB multicouches peut être assez délicate, comme vous le saurez de cette vidéo. Le processus est très intensif et exige de la précision.

• Il y a un intercalage de plusieurs couches de feuille de cuivre, préimprégné et noyaux. Ce processus d'intercalage nécessite une pression très élevée [50 psi] et une température [350 °F].
• Pendant l'intercalage, une contrainte uniforme sur les couches est nécessaire. L'échec en faisant cela résultera en une pression inégale. Ou, causera une épaisseur inégale à différentes positions.
• Toutes les couches doivent être alignées.

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Résumé

Les PCB multicouches ont vu une augmentation de leur utilisation pendant les années 80. Aujourd'hui, ils sont devenus une partie irréversible de nos appareils électroniques, qui sont là pour rester.

Le marché mondial du PCB atteindra environ 90 milliards USD d'ici 2024, avec un taux de croissance annuel composé de 4,3 % pour 2019-2024. Les PCB multicouches sont bien plus utiles comparés aux PCB monocouche ou double couche.

Mais en même temps, ils sont coûteux, nécessitent beaucoup d'investissement en technologie, temps et optimisation. Alors, si vous prévoyez de concevoir un PCB, que ce soit pour le plaisir, pour un projet, ou votre intérêt, agissez. Parlez-nous de vos besoins en PCB multicouche. Nous sommes un fabricant de PCB en qui vous pouvez avoir confiance.