Guide complet sur les PCB multicouches
Un circuit imprimé multicouche est un type de carte de circuit imprimé composé de trois couches ou plus de matériau conducteur. Ces cartes augmentent la surface disponible pour le câblage. Le nombre de couches implique la présence de plusieurs motifs conducteurs sur la carte. Les circuits imprimés multicouches sont généralement PCB rigideC'est parce qu'il est très difficile de le créer dans un format flexible.
Le nombre de couches dépend de vos besoins. Il peut donc aller jusqu'à 100. Cependant, les circuits imprimés de 4 à 8 couches sont couramment utilisés dans diverses applications. Les circuits deviennent plus complexes à mesure que le nombre de couches augmente. Vous pouvez donc personnaliser le nombre de couches selon vos besoins.
Différents composants essentiels d'un PCB multicouche
Il existe 4 composants principaux d'un PCB multicouche comme suit :
- Substrat: C'est la pièce la plus importante, généralement fabriquée en fibre de verre. La fibre de verre assure la solidité du circuit imprimé et le rend résistant à la casse. Le substrat peut être considéré comme le squelette du circuit imprimé.
- Couche de cuivre : Cela dépend du type de circuit imprimé. Cette couche peut être entièrement en cuivre ou constituée d'une feuille de cuivre. Quel que soit le type de circuit imprimé, la couche de cuivre reste la même. Le cuivre transporte les signaux électriques vers et depuis les circuits imprimés. On peut comparer cette couche à un système nerveux, qui transmet les signaux du cerveau aux muscles et vice versa.
- Masque de soudure: Il s'agit d'une couche de polymère qui protège la couche de cuivre. Elle empêche ainsi les courts-circuits lorsque le cuivre entre en contact avec l'environnement. On peut donc considérer le masque de soudure comme la peau du circuit imprimé.
- Sérigraphie: Il s'agit de la dernière partie du circuit imprimé. La sérigraphie affiche les numéros de référence, les symboles et les logos des différents composants de la carte. Elle fournit également des informations telles que les symboles, les réglages des commutateurs, les points de test et les références des composants.
Comment fabriquer un PCB multicouche ?
Voici le guide complet étape par étape pour la fabrication de PCB multicouches :
Conception
La première et la plus importante étape pour circuit imprimé de conception et les préparer pour la production. Chaque fabricant a sa propre approche de ce processus. En général, le concepteur établit un plan pour le circuit et répond à toutes les exigences définies. Différents logiciels de conception sont disponibles, comme Extended Gerber.
Vous pouvez donc utiliser Extended Gerber ou tout autre outil pour concevoir votre circuit. Une fois le circuit conçu, vérifiez soigneusement l'intégralité de la conception. Assurez-vous qu'il ne contient aucune erreur. Une fois la conception terminée, vous pouvez envoyer ce plan au fabricant pour commencer la fabrication des circuits.
Traçage de photos
À cette étape, vous pouvez utiliser un traceur photo laser pour tracer un film pour chaque couche. Un traceur photo laser est un outil utilisé pour créer des photo-outils pour le masque de soudure et la sérigraphie. L'épaisseur du film est d'environ 7 mils.
De nombreux fabricants utilisent un équipement spécial d'imagerie directe laser qui produit des images directement sur le film sec. Cette technique réduit les coûts et rend le processus plus précis et plus efficace. L'imagerie directe laser (LSI) permet ainsi de produire des couches internes et externes.
Imagerie et développement ou gravure
Ce processus applique les images primaires, telles que les pastilles et les pistes, sur le circuit imprimé. De plus, le procédé DES crée le motif de cuivre pour le placage. Voici la procédure à suivre :
- Appliquer une image photographique sur les panneaux de cuivre.
- De plus, imaginez les panneaux à l'aide de LSI.
- Gravure de tout le cuivre exposé du panneau.
- Retirez le film sec restant et laissez simplement le motif en cuivre restant pour les couches intérieures.
Inspection optique automatisée
L'AOI inspecte les différentes couches d'un circuit imprimé multicouche avant de les laminer ensemble. L'optique compare les données de conception du circuit imprimé à l'image réelle sur le panneau. Toute différence, telle qu'un manque ou un surplus de cuivre, peut entraîner des coupures ou des courts-circuits. Ce processus permet donc aux fabricants de détecter tout défaut dans les circuits.
oxyde
L'oxyde est un traitement chimique appliqué aux couches internes avant la stratification des circuits imprimés multicouches. De plus, le code oxyde est brun ou noir selon le procédé. Il s'agit d'une étape importante pour augmenter la rugosité du cuivre et renforcer la résistance de l'adhésion du laminé. De plus, ce procédé empêche la séparation entre les différentes couches du matériau de base.
Laminage
Pour produire un circuit imprimé multicouche, différentes couches de fibre de verre imprégnée d'époxy sont laminées ensemble. Pour ce laminage, les fabricants appliquent une température et une pression élevées à l'aide d'une presse hydraulique. La pression et la chaleur font fondre la feuille de fibre de verre et solidarisent les couches. Après refroidissement, ce matériau suit le même processus de fabrication qu'un circuit imprimé. PCB double face.
Forage Horizontaux
Tous les circuits imprimés nécessitent des trous pour relier les couches de cuivre, fixer les composants et monter le circuit imprimé. Il est donc possible de percer des trous à l'aide de systèmes de perçage avancés. Ces systèmes utilisent des outils de coupe en carbure monobloc. De plus, ils sont conçus pour éliminer rapidement les copeaux dans les matériaux abrasifs.
Une perceuse préprogrammée perce des trous de taille spécifique à l'emplacement exact. Elle fonctionne donc selon les données fournies par le concepteur, lesquelles fournissent ces informations sous forme de fichier de perçage à commande numérique.
De plus, une fine feuille d'aluminium sert de matériau d'entrée, tandis qu'un carton rigide sert de matériau de sortie. Cette technique permet un perçage régulier et évite la formation de fibres différentes.
Dépôt autocatalytique de cuivre
Après le perçage, les fabricants déposent chimiquement une fine couche de cuivre sur les surfaces exposées des panneaux. Ils déposent également une couche de cuivre sur les parois des trous par placage autocatalytique.
Couche extérieure du film sec
Après le dépôt du cuivre, il faut appliquer les images des couches externes afin de préparer le panneau à la galvanoplastie. Vous pouvez donc utiliser une plastifieuse pour recouvrir les couches externes du film sec. Ce film sec est un matériau photo-imageable. De plus, ce processus est presque similaire à l'imagerie des couches internes d'un circuit imprimé multicouche.
avant
Le procédé de galvanoplastie consiste à déposer du cuivre sur le motif conducteur, ainsi que sur les parois des trous du circuit imprimé. L'épaisseur du placage est d'environ 1 millième de pouce. Après le cuivrage, une fine couche d'étain est déposée. Cette couche sert de barrière de gravure.
Rayures et gravures
Une fois le placage terminé, le film sec reste sur le panneau. Il faut cependant retirer le cuivre qui se trouve en dessous. Le panneau passe alors par le procédé SES (String Etch Strip).
Au cours de cette étape, vous devez graver le cuivre exposé. Cela signifie que vous allez retirer la zone de cuivre non recouverte par l'étain. Ainsi, les pistes et les pastilles autour des trous et des motifs en cuivre restent en place. Enfin, vous éliminerez chimiquement l'étain restant qui recouvre les trous et les pistes. Ainsi, après cette étape, il ne restera que le laminé et le cuivre exposés du circuit imprimé.
À ce stade, le squelette du PCB est terminé. Toutes les étapes suivantes concernent désormais sa protection.
Masque de soudure et légende
La plupart des fabricants utilisent un masque de soudure photo-imageable liquide (LPI) pour protéger la surface du cuivre. Il protège également les ponts de soudure entre les différents composants lors de l'assemblage.
Le masque de soudure LPI est un vernis époxy photosensible. La sérigraphie permet de recouvrir l'intégralité du panneau. Il existe d'autres méthodes alternatives à la sérigraphie traditionnelle. Vous pouvez donc utiliser cette alternative pour le masquage de soudure.
Après le masque de soudure, vous pouvez appliquer la légende. Elle imprime différents symboles et lettres sur le circuit imprimé pour référence lors de l'assemblage.
Finition de surface
C'est le dernier et ultime processus chimique pour fabriquer un multicouche circuit impriméLe masque de soudure recouvre la quasi-totalité des circuits. La finition de surface empêche ainsi l'oxydation de la zone de cuivre exposée restante.
Il s'agit d'une étape importante, car le cuivre oxydé ne peut pas être soudé. De plus, vous pouvez utiliser différents types de finition de surface pour cette étape, comme le niveau de soudure à air chaud (HASL).
L'avantage du PCB multicouche
Voici quelques avantages des PCB multicouches par rapport aux autres types :
- Sa densité d'assemblage est supérieure à celle des circuits imprimés à simple et double couche.
- Il n'est pas nécessaire d'utiliser des câbles pour interconnecter les différents composants. C'est donc un choix idéal pour les circuits imprimés légers.
- Ces circuits imprimés sont disponibles dans des tailles plus petites, ce qui réduit les besoins en espace.
- Le blindage EMI est simple et flexible.
- La flexibilité est un autre facteur qui distingue les PCB multicouches de toutes les cartes de circuits imprimés.
Différentes applications des PCB multicouches
De nombreux composants électroniques utilisent des circuits imprimés multicouches. De plus, ces circuits couvrent des structures de circuits intermédiaires à complexes. Voici quelques applications importantes des circuits imprimés multicouches :
- Moniteurs cardiaques
- Transmission et répéteurs de téléphonie mobile
- Accélérateurs atomiques
- Sonde spatiale et équipement à rayons X
- Analyse météorologique et technologie GPS
- Stockage de données et serveurs de fichiers
- Récepteurs à fibre optique et technologie de tomodensitométrie
Comment identifier un PCB multicouche
Si vous avez des PCB et que vous souhaitez vérifier le nombre total de couches, vous pouvez suivre ces étapes.
Exposez le bord du circuit imprimé à la lumière pour observer les plans de cuivre. Vous pourrez ainsi observer les transes de plus près. Même si les circuits imprimés multicouches ne contiennent pas de via borgne, vous pouvez utiliser une lumière vive pour analyser les couches internes.
Le meilleur endroit pour détecter les couches internes est là où aucun chemin ni ligne n'est visible sur les couches externes. De plus, la plupart des fabricants impriment l'étiquette pour identifier le nombre total de couches sur le circuit imprimé. Ainsi, il suffit d'observer les bords pour connaître le nombre total de couches.
