PCB multicouches expliqués : Le guide ultime sur l'empilage des couches PCB

Dans le pool multicouche, les circuits imprimés ont une variété de couches différentes. Les couches peuvent confondre ceux qui ne sont pas entièrement au fait et avertis dans ce créneau.

La plupart des prototypes PCB, fabriqués rapidement, sont à 2 couches. Cependant, de nombreux dispositifs électroniques ne sont pas limités aux cartes à double couche. Ils nécessitent des cartes plus complexes et plus fines.

Cet article vous aidera à mieux comprendre les couches PCB et comment elles fonctionnent.

Que sont les couches PCB ?

1.1 Définition des couches PCB

Les circuits imprimés ont différentes significations selon le message à transmettre. Concernant les couches PCB, elles sont aussi décrites comme des couches de cuivre données dans une certaine quantité et ordre.

Les couches de cuivre peuvent être appelées couches de signal ou simplement couches. Les couches PCB sont nommées d'après leur positionnement et les fonctions qu'elles fournissent. Les PCB sont classés selon le nombre de couches de cuivre.

Les cartes qui ont une ou deux couches, par exemple, peuvent être appelées PCB 1 couche ou PCB simple face et PCB 2 couches ou simplement PCB double face, respectivement.

Il existe divers types de couches PCB, et les suivants sont les plus courants :

1. Couche mécanique

2. Couches de superposition / Sérigraphie

3. Couches de routage

4. Couches de masque de soudure

5. Couches de pâte à souder

6. Couche Keep Out

7. Plans de masse et plans d'alimentation

8. Plans divisés

Rappelez-vous que chaque PCB ne consiste pas en toutes les couches énumérées ci-dessus. Les spécificités de votre conception déterminent le besoin de divers types de couches. Les cartes monocouche comprennent généralement six types de couches.

Celles-ci incluent une mécanique, une keep out, une de routage, une superposition, un masque de soudure ainsi qu'une couche de pâte à souder.

Quand il s'agit de PCB multicouches, ils consistent en six couches, plus une combinaison d'autres plans d'alimentation, de plans de masse, et de couches de routage supplémentaires.

Les PCB à deux couches, quatre couches et six couches sont les cartes les plus courantes, et il n'est pas inhabituel d'avoir des PCB ayant plus de 12 couches.

1.2 Couche mécanique

Bien que vous puissiez avoir plusieurs couches mécaniques, vous en aurez toujours besoin d'au moins une pour construire votre carte. La couche mécanique la plus basique définit les dimensions physiques de votre carte.

La couche mécanique est aussi connue sous le nom de Mécanique 1. La couche que le fabricant utilisera pour découper le circuit imprimé de leur matériau.

Les circuits imprimés peuvent être aussi simples qu'une seule couche de routage décrivant les dimensions physiques de votre carte ou aussi complexes qu'une carte avec de nombreuses couches, incluant toutes les couches mentionnées dans cet article.

D'un autre côté, considérées séparément, chaque couche a une fonction particulière et unique. Il est essentiel de comprendre le but de chaque couche car le moment où vous le faites, la construction PCB devient extrêmement simple peu importe la complexité de la carte.

Ce cadre peut être soit un simple rectangle, une forme compliquée ayant des coins courbes plus et/ou des découpes.

Même si c'est rare, plus de couches mécaniques sont incluses, spécifiant les spécifications d'outillage et des informations automatiques supplémentaires. Cependant, ces couches mécaniques supplémentaires ne sont pas requises pour la majorité des circuits imprimés.

Empilement des couches (Différencier des couches PCB)

2.1 Qu'est-ce que l'empilement des couches ?

Un empilement des couches est le placement approprié d'un type de couche. Les PCB sont généralement classés en trois :

• Couches simples.
• Double couches.
• Multi-couches.

Les termes ci-dessus décrivent le nombre de couches de cuivre dans un PCB. Le PCB multicouche décrit ceux avec plus de deux couches dans la gamme de 4, 6 et 8.

Dans un multicouche, les couches supérieure et inférieure sont connues comme couches externes, tandis que celles entre les deux sont connues comme couches internes. La complexité dans la fabrication des PCB multicouches les rend assez coûteux comparés aux PCB double et simple couche.

Dans l'empilement des couches, il y a quelques choses que vous pouvez prendre en considération, et celles-ci incluent :

• Le matériau de substrat.
• L'ordre des couches PCB.
• L'épaisseur du cuivre.

Différentes conceptions de circuits ont différents empilements qui leur conviennent appropriément. L'empilement des couches est essentiel dans le fonctionnement des circuits imprimés.

Différents problèmes peuvent survenir quand un empilement de couches n'est pas bien planifié, et ceux-ci incluent :

• Diachronie des signaux (crosstalk).
• Couplage.
• Suramortissement (overshoot).
• Sous-amortissement (undershoot).
• Interférences électromagnétiques.
• Dissipation du signal.

Pour éviter les problèmes ci-dessus et même plus, il est vital d'avoir un empilement de couches PCB bien planifié. Vous pouvez économiser beaucoup en concevant un empilement de couches PCB efficace, ce qui peut aller loin dans la prévention de problèmes possibles qui peuvent survenir en raison d'une conception inappropriée.

Dans l'empilement des couches, autre que l'ordre des couches PCB, le matériau de substrat, les épaisseurs de cuivre sont aussi considérées.

Il y a différents empilements pour différents types de conceptions de circuits. Un empilement de couches PCB bien planifié assure la meilleure performance du PCB, comme la diminution des interférences électromagnétiques, diachronie des signaux, couplage, suramortissement et sous-amortissement, et dissipation du signal.

La conception à être complétée et qualifiée du premier coup peut réduire significativement les coûts et le temps de cycle de conception. C'est possible si les problèmes d'intégrité du signal sont éliminés avant qu'ils ne surviennent.

Dans la figure 1 ci-dessous, deux schémas d'empilement 8 couches sont montrés qui soulignent l'ordre changeant des couches.

Autre que les couches de signal, les plans d'alimentation jouent aussi un rôle vital dans le développement de produits réussis.

Les signaux, soit numériques soit analogiques, peuvent être routés à travers des lignes microstrip ou strip lines qui réduisent la diachronie et améliorent par conséquent l'intégrité du signal.

Les signaux de basse fréquence sont routés sur les couches internes, tandis que les signaux de haute fréquence sont routés sur les couches externes.

C'est une bonne pratique de placer une couche de plan de masse adjacente à chaque couche de signal ; cependant, pour réduire l'empilement des couches et le coût de fabrication, la couche de masse est placée après chaque deux couches de signal. Les plans d'alimentation devraient aussi être adjacents aux plans de masse qui font le couplage serré.

Les plans d'alimentation sont divisés en plus d'une partie dans le cas de plusieurs rails d'alimentation. Habituellement, l'épaisseur du PCB est de 1,6 mm, mais il est difficile de maintenir une épaisseur de 1,6 mm pour plus de 12 couches.

Dans la figure 1 ci-dessous, deux schémas d'empilement 8 couches sont montrés qui soulignent l'ordre changeant des couches.

Dans la figure 2, un schéma d'empilement PCB 10 couches est décrit.

2.2 Différencier les couches PCB de l'empilement des couches

Autant ces deux termes peuvent sembler signifier la même chose, ce n'est entièrement pas le cas. Un empilement des couches, comme défini ci-dessus, est le placement approprié d'un type de couche.

D'un autre côté, les couches PCB font référence aux couches de cuivre données dans une certaine quantité et ordre. Alors que l'empilement des couches concerne la planification des couches, les couches PCB concernent la quantité et l'ordre des couches.

Types de couches PCB

3.1 PCB 1 couche

Souvent appelé PCB monocouche, le PCB 1 couche est imprimé d'un seul côté ; cela implique que la feuille PCB est d'un côté avec un matériau conducteur, tandis que de l'autre côté, les composants électroniques sont connectés.

Au début, tous les PCB étaient conçus manuellement, mais ils peuvent maintenant être créés en utilisant des logiciels spécialisés comme le logiciel Eagle PCB grâce aux avancées technologiques. C'est fait grâce à l'utilisation d'ordinateurs qui ont ce programme.

Les PCB monocouche viennent en différents types. Certains d'entre eux incluent les suivants :

• PCB flexibles. Ces PCB monocouche sont faits de matériaux flexibles au lieu de rigides. De tels matériaux qu'on peut utiliser dans ce cas incluent les plastiques. Le coût de production pour ce type de PCB monocouche est assez élevé, le rendant non économique.

• PCB rigides. Ces PCB monocouche sont faits de matériaux rigides comme la fibre de verre. Ils ne sont pas flexibles et ne permettent donc pas au circuit de se plier. Ils sont couramment utilisés dans la plupart des dispositifs comme les calculatrices, alimentations, etc.

• PCB haute fréquence. Ces PCB monocouche sont utilisés dans les circuits qui nécessitent des fréquences significativement élevées pour fonctionner. En choisissant le bon matériau pour de tels PCB, l'expansion thermique, l'absorption d'eau et la perte diélectrique sont quelques-uns des facteurs considérés.

• PCB rigide-flex. Ces PCB monocouche sont faits d'une combinaison de plastique et de fibre de verre. Les deux matériaux sont combinés en une seule couche. Cette combinaison réduit la taille et le poids du PCB par conséquent.

• PCB à dos en aluminium. Ces PCB monocouche sont faits de matériau aluminium. La conception de ce PCB est presque similaire à celle du cuivre, seulement la différence se produit dans l'article qui a été utilisé.

Les PCB monocouche sont assez simples, comme vous pouvez le voir. Cependant, ne laissez pas leur simplicité vous tromper sur ce qu'ils peuvent réaliser. Ils peuvent être simples, mais ils produisent beaucoup en travaillant dans des dispositifs complexes. Il y a quelques fonctions qu'ils effectuent, et certaines d'entre elles incluent :

• 1. Ils sont utilisés dans les circuits d'équipement radio et stéréo.
• 2. Ils sont utilisés dans les appareils photo numériques.
• 3. Ils sont utilisés dans les machines de photocopie et d'impression.
• 4. Ils sont utilisés dans les calculatrices numériques.
• 5. Ils sont utilisés dans les distributeurs automatiques.

Les PCB monocouche ont quelques avantages, par exemple :

• Faciles à concevoir et à mettre au point.
• Faciles à installer.
• Rentables.
• Facilement compréhensibles.
• Faibles probabilités de court-circuit.
• Plus fiables et efficaces.

3.2 PCB 2 couches

Un PCB 2 couches est aussi appelé PCB double couche ou PCB double face. Il est principalement fait d'un substrat FR-4 époxy verre laminé avec un film de cuivre mince ou des couches des deux côtés. C'est le PCB le plus simple et le plus économique à concevoir.

Un PCB 2 couches peut facilement être fabriqué par une usine professionnelle de prototypage PCB (ex: wellpcb.com) et fait à la maison. Le PCB 2 couches n'a que les couches de cuivre supérieure et inférieure.

C'est une conception simple à concevoir, sans oublier à quel point elle est économique aussi. Cette conception PCB peut facilement être fabriquée à la maison avec le bon logiciel. Elle estmostly faite par des entreprises de prototypage PCB.

Les couches PCB dans cette conception sont principalement la couche de signal qui forme la couche supérieure, et la couche inférieure composée de composants électriques. Tous les composants d'un PCB double couche sont les suivants :

• Piste (Trace).
• Pastilles (Pads).
• Couches PCB qui incluent la couche de soie, la supérieure et l'inférieure.
• Masque de soudure.

Il y a certains endroits où les PCB double couche sont utilisés. Quelques-unes des zones d'application incluent :

       • Dans l'éclairage. Les PCB double couche sont utilisés dans les lumières LED et ainsi la puissance qu'ils ont.

• Dans les dispositifs médicaux. Les PCB double couche sont utilisés dans les équipements médicaux comme les stimulateurs cardiaques et les machines de scan CAT.

• Industries automobile et aérospatiale. Dans les deux industries automobile et aviation, les PCB sont largement utilisés. Les PCB double face, plus précisément, sont utilisés principalement dans ces deux industries.

Les PCB double couche viennent avec une large gamme d'avantages. Vous pouvez jeter un œil à certains d'entre eux ci-dessous :

• Ils rendent la pose de pistes plus simple.
• Permettent une épaisseur plus grande dans les segments.
• Offrent une dissipation de chaleur étendue.

3.3 PCB 4 couches

Un PCB 4 couches a quatre couches de cuivre. Les couches supérieure et inférieure sont les couches de routage, tandis que les deux couches sandwichées entre sont les plans d'alimentation et de masse.

Entre les couches de cuivre du PCB 4 couches se trouvent le Core et le Prepreg. Pendant la fabrication, tous ces éléments sont réunis (sandwichés) par un stratifié sous haute chaleur et pression pour assurer que tout l'empilement est maintenu ensemble.

Le PCB 4 couches peut contenir des vias traversants, des vias borgnes et des vias enterrés. Pour un PCB 4 couches, le via enterré ne peut être qu'entre la deuxième et la troisième couche, et les vias borgnes peuvent être entre la supérieure (première) et la deuxième couche ou entre l'inférieure (quatrième) et la troisième couche.

L'empilement typique pour une carte 4 couches serait l'alimentation et la masse pour les deux couches internes et puis les signaux sur les deux couches externes. On route généralement les deux couches de signal perpendiculairement.

Ce n'est pas aussi critique si les couches sont séparées par l'alimentation et la masse, mais si vous avez des signaux sur des couches adjacentes, il devient plus important de minimiser la diachronie.

Quant à la numérotation, on va généralement de 1 à n, en commençant par le haut en descendant vers le bas. C'est la seule convention ; vous pouvez faire ce que vous voulez, car vous fournirez les infos d'empilement quand vous enverrez les fichiers pour la production.

Dans la fabrication d'un PCB 4 couches, le coût peut être assez utile dans le cas où vous avez une usine de fabrication.

3.4 PCB 6 couches

La conception qui fait le PCB 6 couches est immune et silencieuse. Il y a quelques raisons pour lesquelles le PCB 6 couches est avantageux par rapport aux autres. Certaines des idées incluent :

       • Le routage qui est entre la troisième et la première couche ne nécessite aucun traitement spécial.

       • Chaque trace a une proximité avec la masse.

3.4.1 Plan de référence

Le plan de référence est utilisé pour transférer le courant de retour. Dans la conception 4 couches, la couche 1 a un courant de retour haute fréquence sur la deuxième couche, et la quatrième couche a aussi une haute fréquence sur la troisième couche ; donc il n'y a pas de différence avec le PCB 6 couches.

Quand les plans de référence sont rapprochés des couches de routage ou de signal, vous aurez réduit la zone de boucle qui détermine les émissions rayonnées et la susceptibilité en haute fréquence.

Les éléments suivants sont quelques-uns des facteurs qui font bien fonctionner l'empilement 6 couches.

1. La proximité de la masse par chaque trace.

2. La proximité des plans de masse et d'alimentation qui crée la capacitance plane.

3. Le routage entre la troisième et la première couches qui ne nécessite aucun traitement spécial.

4. Le plan de référence de la couche quatre est plus haut que la distance entre lui et la couche 2.

3.4.2 Conception courante d'empilement PCB 6 couches

La meilleure conception PCB 6 couches nécessitera des points de suture pour connecter deux plans de masse trouvés dans le PCB, qui sont censés retourner le courant aux plans de référence. Certains disent qu'ajouter des plans de masse supplémentaires aide à protéger contre les émissions et l'immunité.

3.4.3 Les coupures de plans PCB tuent la CEM

Les coupures de plans peuvent être dévastatrices pour la CEM dans les émissions et la susceptibilité. Les coupures ou vides de plans sont quand le plan d'alimentation ou de masse a une coupure intentionnelle ou non intentionnelle à travers une portion donnée d'un plan. Les coupures de plans viennent en différentes tailles et formes.

Un chemin de retour de courant sur le plan est à quelques milliers de pouces, et dans les bonnes conceptions, la trace court adjacente au plan, faisant donc le chemin de retour du courant être proche, formant ainsi la zone de boucle relativement petite.

Quand vous introduisez un vide dans la couche de plan en cuivre, vous devrez créer une boucle requise pour la trace traversant les vides et coupures de plans. Cela fait la zone de boucle de courant être beaucoup plus significative.

3.5 PCB 8 couches

Une carte 8 couches peut ajouter deux couches de routage supplémentaires ou améliorer la performance CEM en ajoutant deux plans supplémentaires.

L'augmentation en pourcentage du coût d'une carte 8 couches sur une carte 6 couches est moins que l'augmentation en pourcentage en passant de 4 à 6 couches, la rendant plus facile à justifier l'augmentation de coût pour une performance CEM améliorée.

Par conséquent, la plupart des cartes 8 couches consistent en quatre couches de câblage et quatre plans.

En général, pour faire un PCB 8 couches, vous avez besoin de couches alternées de couche de cuivre, prepreg et core. Le prepreg agit comme la colle qui combine fermement l'empilement PCB 8 couches en une seule carte.

En suivant les règles pour améliorer la compatibilité électromagnétique, une configuration simple de PCB 8 couches ressemblerait à ce qui est montré ci-dessous. Il est important de noter qu'un PCB 8 couches peut atteindre une haute intégrité de signal comparé au PCB 6 couches et en dessous.

Vous pouvez choisir la méthode de conception d'empilement PCB selon le nombre de réseaux de signaux, la densité de dispositifs, la densité de broches, la fréquence du signal, la taille de la carte. Plus le nombre de réseaux de signaux est élevé, plus la densité de dispositifs ; plus la densité de broches est élevée, plus le signal.

De plus, pour une bonne performance EMI, il est préférable de s'assurer que chaque couche de signal a sa référence.

Quelques avantages viennent avec l'utilisation d'un PCB 8 couches. Certains des avantages incluent :

       • Il réduit l'interférence électromagnétique qui peut mener à des interruptions.

       • Il améliore l'intégrité du signal.

3.6 PCB multicouches

3.6.1 PCB 32 couches

C'est simplement un PCB multicouche composé de 32 couches. Les couches sont mises ensemble pour fonctionner comme un seul PCB. Ces couches PCB sont avancées et nécessitent donc des compétences et de la précision pour les réaliser.

Chaque conception de PCB commence avec le logiciel. Pour un PCB 32 couches, un empilement est fait, qui contient de nombreuses couches PCB. C'est rendu possible grâce à l'utilisation d'une machine qui sandwich les couches ensemble.

Il y a quelques raisons pour lesquelles vous pouvez choisir d'utiliser le PCB 32 couches. Certaines des idées incluent :

       • Utilisé dans les systèmes aérospatiaux.

       • Utilisé dans le domaine automobile.

    Technique derrière le PCB 32 couches

Pour fabriquer un PCB 32 couches, un Empilement composé de multiples couches PCB est construit.

C'est rendu possible, en sandwichant divers PCB double couche avec l'aide d'une couche isolante fibre-époxy entre chaque deux PCB double couche. Ce matériau isolant est aussi appelé prepreg.

Cela implique que les blocs de construction de base de tout PCB multicouche sont un PCB double couche.

Avec cette technique de fabrication PCB double face à portée de main, et des machines plus avancées pour gérer la complexité accrue, la fabrication d'un PCB 32 couches ou même 50 couches est bien réalisable.

    Applications du PCB 32 couches

Pourquoi avons-nous besoin de ces PCB 32 ou 50 couches ? Une des raisons évidentes est d'intégrer efficacement toute l'électronique système nécessaire dans un seul PCB de petite taille.

Même si l'assemblage des composants est dédié aux couches supérieure et inférieure, il est possible d'avoir des composants entre l'empilement. L'industrie aérospatiale fait un excellent travail en réalisant ces conceptions PCB complexes.

Dans tout système aérospatial, la cible est d'avoir le moins d'émissions électromagnétiques possible. Organiser un PCB pendant la phase de conception fait un excellent travail pour arrêter ces émissions.

Chaque couche PCB est généralement dédiée à une fonction spécifique qui n'entre pas en conflit avec les autres couches. Par exemple, les couches du milieu pourraient être utilisées comme plans d'alimentation, tandis que les couches supérieure et inférieure sont réservées pour le placement des composants.

3.6.2 PCB multicouches

Les PCB multicouches ont un nombre illimité de couches conductrices. L'aide de couches isolantes sépare ensuite les couches. Ils sont généralement constitués à l'intérieur de cartes double face. Les couches externes sont généralement constituées de cartes simple face.

Les fabricants de PCB multicouches utilisent la chaleur et la pression pour lier chacune des couches PCB pour former une carte PCB. Tout PCB qui a plus de deux couches peut être classé comme PCB multicouche.

Son empilement doit être fait de telle sorte que la carte complète satisfasse aux besoins de signal électrique et de puissance et réponde aux exigences de résistance mécanique. La plupart des conceptions PCB professionnelles peuvent exhiber environ 15 dB de moins d'émissions.

Il y a quelques raisons pour lesquelles vous devriez considérer l'utilisation d'un PCB multicouche plutôt que les PCB simple ou double face. Certaines de ces raisons incluent :

• Ils résultent en des produits de haute qualité et fiables.
• Ils ont une densité d'assemblage plus élevée.
• Augmentent la fonctionnalité.

Précautions

Lors de la fabrication d'un PCB multicouche, vous devez planifier la configuration de votre empilement PCB. Une mauvaise configuration PCB peut donner lieu à des interférences électromagnétiques indésirables et une mauvaise intégrité du signal.

Ci-dessous sont quelques-unes des choses essentielles à considérer sur le signal lors de la conception d'un PCB multicouche.

• Considérez le type de signaux à router, ex: différentes fréquences de signal
• Considérez la montée et la descente du signal
• Retour suffisant pour la boucle de signal

Retard de signal probable causé par la permittivité – Connexion croisée et chevauchement possibles

Pool multicouche

Un circuit qui a plus de deux couches est connu comme un PCB multicouche. Par conséquent, cela implique que le nombre minimum de couches PCB présentes pour un PCB multicouche est trois. La stratification des matériaux ensemble n'est pas facile mais est nécessaire pour un pool multicouche.

Un pool multicouche ne devrait avoir aucun air piégé entre les couches. Dans la fabrication du pool multicouche, le logiciel de conception PCB Eagle est nécessaire.

Le processus est compliqué et, comme d'habitude, commence avec la préparation d'un diagramme schématique. Le schématique est ensuite édité par l'utilisation du menu éditeur qui est sur le logiciel Eagle.

Vous vous demandez peut-être pourquoi la plupart des couches PCB sont paires. Il est important de noter qu'il est plus rentable de préparer des couches paires que impaires. C'est donc la raison contributive pour les couches étant paires.

4.1 PCB multicouches

Dans la fabrication de PCB multicouches, les matériaux core et prepreg sont utilisés pour faire les couches. Les matériaux prepreg sont ceux qui ne sont pas durcis, ce qui signifie qu'ils sont malléables.

Des matériaux alternatifs de prepreg et core sont ensuite laminés ensemble sous haute température et pression, faisant le matériau prepreg, et les couches sont jointes ensemble après refroidissement et résultent en une carte multicouche dure et solide.

Remarquez que le PCB multicouche vient avec une large gamme d'avantages qui inclut :

• Flexibilité accrue
• Densité d'assemblage plus élevée
• Caractéristiques d'impédance contrôlée
• Petit en taille
• Ont un blindage EMI
• Élimine le besoin d'interconnecter des harnais ce qui réduit le poids global

4.2 Processus pool multicouche

Le processus de fabrication de PCB multiples implique l'utilisation du logiciel Eagle pour la conception de PCB. C'est une procédure compliquée qui commence par la réalisation d'un diagramme schématique. Le schématique est édité à travers le menu éditeur via le logiciel Eagle.

4.3 Pool multicouche

Après la conception et le dessin du diagramme schématique, la prochaine chose à faire est de travailler sur le layout ; Cela pourrait être fait en apportant la dimension de votre circuit imprimé et en le téléchargeant sur un logiciel.

Si vous utilisez le logiciel Eagle, vous aurez l'opportunité de choisir une grille appropriée pour aider chaque couche PCB à se chevaucher. Cela pourrait être fait en utilisant un bouton qui route chacune des couches séparément selon vos besoins.

Alternativement, vous pouvez faire le pool multicouche pour le PCB en le créant automatiquement en utilisant le logiciel Eagle. Cependant, si vous choisissez cette technique, il sera nécessaire que vous vérifiiez les composants, texte, couches et dimensions.

Vous devriez ensuite utiliser l'option de vérification des règles pour évaluer le layout final.

4.4 Cartes de circuits multicouches

Les circuits imprimés multicouches sont devenus le cœur de l'électronique mondiale. Ce sont les fonctions essentielles des composants et du câblage ; Cela a rendu les nouveaux PCB plus avancés et sophistiqués.

Cela donne aux utilisateurs finaux des options flexibles avancées et des variétés de formes étranges à choisir. Les PCB pour l'électronique simple consistent en une seule couche, tandis que les PCB sophistiqués comme ceux utilisés dans les cartes mères d'ordinateur sont à plusieurs couches ; c'est pourquoi ils sont appelés PCB multicouches.

Il est important de noter que la technologie avancée a permis aux fabricants de réduire considérablement la taille des PCB.

Les PCB multicouches sont des PCB faits avec au moins trois couches de feuille de cuivre. Ils apparaissent comme plusieurs PCB simple ou double face qui sont collés ensemble avec de la chaleur et de l'isolation protectrice. Les deux couches sont habituellement placées sur le côté surface du PCB.

Les connexions électriques dans les couches sont réalisées à travers des vias comme les vias enterrés et le placage à travers les trous ; Cela résulte en une génération de PCB complexes que vous obtiendrez sur le marché, qui viennent en tailles variables.

Les PCB multicouches ont été découverts grâce aux changements qui se produisaient dans le monde de l'électronique. Leur utilisation continue et fonction dans le monde moderne de l'électronique les a rendus plus complexes et sophistiqués.

Initialement, les PCB avaient leurs problèmes, incluant la diachronie, la capacitance et le bruit. En résultat, il était nécessaire que les fabricants trouvent des contraintes spécifiques pour limiter les problèmes.

La considération de conception signifiait qu'il était prudent de concevoir des PCB qui résulteraient en des niveaux élevés de performance, d'où le PCB double face et ainsi de suite. C'est cette compréhension qui a résulté dans la découverte des PCB multicouches.

Cela a permis l'emballage des PCB multicouches dans de petites tailles pour accommoder les besoins toujours croissants de l'électronique.

Les PCB modernes ont diverses couches qui varient de 4 à 12 couches. Les feuilles viennent en nombres pairs pour réduire les problèmes comme le gauchissement, qui est associé à un nombre impair de couches.

Aussi, c'est rentable de produire un nombre pair de couches comparé à la construction d'un nombre différent de couches.

De plus, la plupart des dispositifs modernes qui incluent les smartphones et appareils mobiles utilisent des PCB avec 12 feuilles. Certains fabricants peuvent fabriquer des PCB avec environ 32 couches.

Remarquez que bien qu'il soit intensif en main-d'œuvre et coûteux de fabriquer des PCB multicouches, ils deviennent importants dans le monde moderne.

La raison en est qu'ils viennent avec une multitude d'avantages que ce que vous obtiendriez avec des PCB double ou simple couche.

4.5 Avantages des PCB multicouches

Ils sont petits en taille ; c'est la meilleure caractéristique des PCB multicouches. Ils sont plus petits que les PCB simple ou double couche, résultant en un avantage significatif pour les tendances actuelles.

Ils sont plus compacts, robustes et trouvent beaucoup d'application dans les ordinateurs portables, smartphones et tablettes. Sont légers dans la construction.

• Les PCB plus petits sont moins lourds car ils n'utilisent pas de connecteurs multiples qui les obligent à être interconnectés aux PCB double couche et simple. Cela augmente la mobilité des dispositifs dans lesquels ils sont appliqués.

• Haute qualité. Créer un PCB multicouche nécessite une planification et une organisation appropriées, signifiant que le résultat sera des produits, qui sont meilleurs en qualité comparés aux PCB double ou simple couche. Aussi, ces PCB sont plus fiables.

• Durabilité accrue. Les PCB multi-couches sont durables. Ils peuvent supporter beaucoup de poids et peuvent gérer la chaleur et la pression qui leur sont toujours appliquées pendant le collage. Ils ont aussi plusieurs couches de matériau isolant entre les couches individuelles et un agent de liaison prepreg qui augmente leur durabilité.

• Hautement flexibles. Les assembleurs PCB qui utilisent des techniques de construction flexibles finissent avec des PCB multicouches flexibles, qui ont des caractéristiques hautement désirables comme la capacité d'être appliqués dans des zones où le pliage et la flexion seront requis. Cependant, il est important de noter que plus les couches utilisées dans un PCB, moins il est flexible.

• Plus puissants. Les PCB multicouches incorporent de nombreuses couches dans un PCB unitaire. Donc ils permettent à la carte d'être plus connectée, leur donnant des propriétés qui leur permettent d'atteindre une vitesse et une capacité plus élevées même s'ils sont de petite taille.

• Point de connexion unique. Les PCB multicouches fonctionnent en une unité singulière, et donc ils auront toujours juste un point de connexion unique ce qui n'est pas le cas quand vous utilisez plusieurs PCB simple ou double couche, Ceci est d'un avantage significatif pour le monde électronique car cela aide à minimiser la taille et le poids.

4.6 Inconvénients

1. Même si nous avons beaucoup parlé des avantages des circuits imprimés multicouches, il est critique qu'ils viennent avec quelques problèmes.

2. Ils sont coûteux comparés au PCB monocouche à cause du processus de fabrication compliqué et de la quantité extensive de temps prise pour les construire. Cela augmente le coût de main-d'œuvre qui se traduit par des prix élevés de PCB.

3. Ils sont plus difficiles à fabriquer et nécessitent plus de temps et de techniques de fabrication avancées que les PCB monocouche parce que tout petit défaut pourrait les rendre inutiles.

4. L'approvisionnement est limité - parce qu'ils ont besoin de machines coûteuses pour fabriquer, très peu de fabricants peuvent les produire, donc leur production est limitée.

5. Nécessitent une conception extensive et une interconnexion entre les couches, et on devrait être capable d'atténuer les problèmes d'impédance et de diachronie. Toute erreur unique peut mener au non-fonctionnement de la carte.

6. La fabrication du PCB nécessite beaucoup de temps et d'heures-personnes, et donc il est parfois difficile de livrer les commandes dans les délais spécifiés.

4.7 Comment les PCB multicouches se comparent aux PCB monocouche

1. Ils sont de haute densité et de plus grande fonctionnalité car l'empilement augmente leur capacité et vitesse.

2. Ils sont de petite taille puisque l'ajout de couches augmente leur surface signifiant que vous aurez une haute capacité de PCB comparé à ce que vous pouvez obtenir en PCB monocouche.

3. Ils sont légers car ils nécessitent moins de connecteurs et peuvent être utilisés dans des applications électriques complexes.

4. Les PCB multicouches ont une fonctionnalité améliorée comparée aux couches simples et ont un excellent blindage EMI, impédance contrôlée, et plus de fonctionnalités malgré leur petite taille.

4.8 Applications

Les PCB multicouches peuvent être mis à presque n'importe quelle utilisation et sont devenus une option préférée parce qu'on peut les utiliser à travers toutes les technologies.

On les trouve dans presque toute l'électronique, incluant les smartphones, micro-ondes et autres équipements de consommation domestique. Ils sont aussi utilisés dans les montres intelligentes et appareils mobiles parce qu'ils sont petits et ont une fonctionnalité accrue.

Dans l'électronique informatique, ils trouvent beaucoup d'application dans les cartes mères et serveurs. Leur caractéristique d'économie d'espace rend plus facile leur application large dans l'industrie technologique.

Les PCB multicouches sont aussi largement appliqués dans les dispositifs de télécommunication. Ils sont utilisés dans le GPS, la transmission de signal ainsi que dans les applications satellites. Parce qu'ils sont durables, ils peuvent facilement les utiliser dans les tours extérieures et sur les appareils mobiles.

Dans les industries, les PCB multicouches sont assez vitaux parce qu'ils sont petits en taille et durables. Ils sont donc largement appliqués dans le contrôle industriel et sont utilisés pour faire fonctionner les machines dans les applications industrielles.

Le domaine médical a aussi grandement bénéficié des PCB. On les trouve dans l'équipement utilisé dans le diagnostic ainsi que ceux utilisés dans le traitement.

Ils sont petits en taille, légers, et donc on peut les utiliser dans les moniteurs cardiaques, rayons X, dispositifs de test médical, et équipements de scan CAT.

L'armée a aussi beaucoup bénéficié des PCB multicouches. Ils sont déployés dans les circuits à haute vitesse, et donc ils sont hautement utilisés dans les applications militaires. Ils sont aussi utilisés dans les dispositifs qui nécessitent un mouvement accru.

L'industrie automobile, surtout la voiture électrique, a aussi significativement bénéficié des PCB. Ils sont utilisés dans les commutateurs de phares GPS et capteurs de moteur.

Ils sont petits, durables et résistants à la chaleur, une chose qui les rend entièrement applicables dans l'environnement automobile.

4.9 Technologie pool multicouche

La technologie a permis la production de cartes de qualité et est considérée comme clé pour le militaire, la communication, et d'autres domaines qui comptent sur les PCB multicouches.

La technologie permet aux fabricants de fabriquer des PCB à partir de matériaux tels que flex, Teflon, et polyimide, leur permettant de satisfaire leurs besoins PCB.

4.10 Commutateur pool multicouche

Les PCB jouent un rôle vital dans la fabrication de dispositifs de réseautage informatique comme le commutateur multicouche qui fournit une fonction supplémentaire incluant la capacité de routage. Le commutateur peut prioriser les paquets et implémenter les services différenciés QoS en matériel.

4.11 Condensateur céramique multicouche

Ils sont populairement appelés MLCC et sont utilisés comme blocs de construction dans l'électronique moderne. Les MLCC composent plus de 30 % des composants dans le module de circuit hybride.

Ils consistent en un bloc céramique monolithique avec des électrodes qui apparaissent sur l'extrémité de surface du bloc céramique qui forme le contact fait en ayant brûlé une couche métallique.

Types

Les MLCC viennent en différents types qui incluent ceux décrits comme tolérance, capacitance, et diélectrique, taille de boîtier, etc. Leurs valeurs varient, mais les plus courantes vont de 10 nF à 1µF. Aussi, leur tension nominale varie de 16V à 100V.

Alors que la technologie avance, de plus en plus de PCB multicouches sont produits. Ces PCB trouvent beaucoup d'application dans l'industrie de la recherche et la science. Sont utilisés dans les appareils de sécurité, systèmes d'alarme ainsi que capteurs à fibre optique.

Ils sont aussi utilisés dans les équipements d'analyse météorologique et accélérateurs atomiques. Les PCB multicouches deviennent légers, compacts, et économisent de l'espace.

Épaisseur des couches PCB

Différentes couches PCB ont des épaisseurs différentes selon où elles seront appliquées. Par exemple :

• Les cartes 11 couches peuvent être de dimensions 20 par 14 à moins de spécifications supplémentaires.
• Les cartes 6 couches sont produites sur une épaisseur de 0,031, 0,040, 0,047, 0,062 et 0,125 pouces.
• Les cartes 8 et 10 couches peuvent être trouvées avec une épaisseur de 0,062, 0,093 et 0,125 pouces.

L'épaisseur standard de stratification pour les PCB multicouches est de 1,55 mm. Cette mesure standard n'est pas la mesure réelle pour tous les PCB multicouches mais peut être utilisée comme référence dans leur construction.

Commande des couches PCB

Les couches PCB sont arrangées dans des ordres. Le processus d'organisation de ces couches peut être comme suit :

• Choix du nombre initial de couches. Ici, vous sélectionnerez les couches PCB qui conviendront au besoin que vous voulez atteindre. Si c'est pour du prototypage domestique, alors une ou deux couches peuvent être assez utiles. Les PCB 4 couches sont des cartes simples ou plutôt bon marché.

Les PCB 6 couches sont bon marché et abondants. Les PCB 8 couches sont assez rentables, tandis que les PCB 12 couches sont idéaux pour les cartes d'industrie lourde ou juste les cartes avec beaucoup de pistes.

       • Début du layout

• Ici, vous commencerez avec les couches de signal supérieure et inférieure. Selon la conception que vous utilisez, les deux signaux supérieur et inférieur seraient juste suffisants à moins que vous n'ayez trop de connexions requérant des couches de signal internes.

Il y a quelques options que vous pouvez utiliser pour commander vos couches PCB. Les suivantes sont quelques-unes des plus courantes :

• Empilement 4 couches.
• Empilement 6 couches.
• Empilement 8 couches.
• Empilement 10 couches.
• Empilement 12 couches avec deux couches de signal supplémentaires.
• Empilement 12 couches avec 4 masses.

Vous pouvez faire un devis du type de PCB que vous voudriez ici https://www.wellpcb.com/pcb-quote

Conclusion

Comme vous l'avez vu, les couches PCB composent différentes conceptions de circuits imprimés pour divers appareils. Selon où vous voudriez utiliser les PCB, les feuilles varieraient.

Les couches simple et double face sont moins chères à construire mais ne réalisent pas les opérations complexes que les PCB multicouches peuvent faire. Les PCB multicouches sont utilisés dans des machines et de l'électronique plus avancées comparées aux autres.

Les PCB multicouches sont faits de trois ou plus couches PCB formées de cuivre, parmi d'autres matériaux. En cas de questions et problèmes, vous pouvez nous contacter via :

       • ADMIN@MFGROBOTS.COM

       • www.wellpcb.com