Le PCB simple face, également connu sous le nom de PCB monocouche, est l'un des circuits imprimés les plus courants. types de PCBIl est composé d'un matériau conducteur d'un côté et de composants électroniques connectés électriquement de l'autre. Cet article détaillé aborde les différents aspects des circuits imprimés simple face. Vous y découvrirez le processus de fabrication complet, les avantages et les inconvénients de cette technologie. Nous examinerons également les applications des circuits imprimés monocouches.
Construction d'un PCB simple face
Le PCB simple face est principalement composé des couches suivantes :
- Soutien
La couche de substrat fournit un support mécanique au PCB, elle est généralement constituée de matériaux isolants tels que le FR-4 (époxy renforcé de verre), le polyimide, le CEM, etc.
Pour en savoir plus: Différents types de substrats PCB pour votre projet
- Couche de feuille de cuivre
Une fine couche de cuivre est laminée sur une face du substrat. Cette feuille supporte les pistes de circuit gravées et les plots de connexion des composants. Le poids de cuivre généralement utilisé est de 1 ou 2 g par pied carré.
- Solder Mask
Un masque de soudure est appliqué sur le cuivre, laissant uniquement les zones de pastilles nécessaires exposées. Ce masque isole les pistes et empêche la formation accidentelle de ponts de soudure lors de l'assemblage des composants.
Une couche d'encre polymère sérigraphiée est imprimée sur le circuit imprimé pour afficher du texte, des symboles, des logos et d'autres marquages. Cette encre est utile pour l'identification des composants, les instructions d'assemblage et la valorisation de la marque.
Conseils pour la conception et la fabrication de circuits imprimés monocouches
Avant de passer à la fabrication de circuits imprimés monocouches, voici quelques points importants à prendre en compte. Grâce à ces conseils, vos cartes seront prêtes en un minimum de temps et vous pourrez également réaliser quelques économies. Sans plus attendre, passons directement aux 8 conseils pratiques :
- Ne lésinez jamais sur les matériaux de qualité
Ne demandez jamais à votre fabricant de choisir un matériau de substitution moins cher. Si vous optez pour un matériau moins cher, que se passera-t-il s'il tombe en panne en quelques semaines ? Il est important de connaître les composants de base d'un circuit imprimé. Privilégiez toujours des matériaux de qualité. Ces composants sont durables et vous feront gagner du temps et de l'argent.
- Optez toujours pour des formes de planches standard
Il est important de choisir des formes de planches standard, à moins que vous n'ayez un boîtier de forme spécifique adapté à votre projet. Privilégiez donc toujours une forme rectangulaire ou carrée standard. Toute modification non standard entraînera des coûts supplémentaires.
- Évitez les trous trop petits
Si votre circuit imprimé comporte des trous plus petits, le coût de fabrication sera plus élevé. De nombreuses usines facturent même des frais supplémentaires si le diamètre des trous est inférieur à 0.4 mm. Si vous n'avez pas besoin d'une taille de trou spécifique, optez pour la taille standard.
- Utilisez le droit via
Il existe trois types de vias : borgnes, enterrés et traversants. Les vias borgnes et enterrés sont destinés aux réseaux à haute densité et PCB haute fréquence. Donc, si vous n'avez pas besoin de ces vias, laissez-les pour éviter le coût supplémentaire.
Pour en savoir plus: Voie aveugle et voie enterrée : quelle est la différence ?
- Ne portez pas de couches supplémentaires
Avant d'ajouter des couches supplémentaires pour améliorer l'espace de routage, les performances et la consommation d'énergie, réfléchissez-y à deux fois. La différence entre une carte à deux et à quatre couches est double ! Privilégiez donc une conception épurée et compacte pour éviter de payer plus cher.
- Mise en place de la conception pour la panélisation
Vous pouvez demander un panneau géant avec différents autres circuits imprimés. Vous pouvez économiser beaucoup d'argent en choisissant le plus grand panneau. Pour réunir toutes vos cartes sur un seul panneau, la machine ne nécessite pas de temps de configuration supplémentaire. Par conséquent, le coût est plus bas.
- Optez pour des tailles et des composants conformes aux normes de l'industrie
Si vous avez choisi une entreprise pour la fabrication de vos circuits imprimés, privilégiez la taille standard. Cela simplifie et optimise le travail. La personnalisation de votre commande nécessite donc une configuration supplémentaire, plus coûteuse.
- Choisissez des composants montés en surface si possible
Si vous ne construisez pas une conception très complexe, privilégiez les composants montés en surface standard. Cela réduit le nombre de trous percés sur vos cartes, ce qui se traduit par une baisse des coûts.
Le processus de fabrication d'un PCB monocouche
Voici le guide étape par étape pour la fabrication de PCB monocouche :
Concevoir le PCB monocouche
La conception est la première étape de la création d'un circuit imprimé. Le processus de conception commence par la planification. Les concepteurs créent un plan du circuit. Lors de la conception, ils prennent en compte toutes les exigences du client.
Imprimer la conception du PCB
Après avoir créé un plan d'un circuit imprimé, vous pouvez maintenant imprimer le Conception de PCBCe plan ne peut pas être imprimé sur des plans d'architecture ordinaires. Il vous faut donc une imprimante traceur pour imprimer ce dessin. Le traceur crée un film sur le circuit imprimé.
De plus, l'imprimante nécessite deux types d'encres : noire et transparente. L'encre noire est destinée aux traces de cuivre et l'encre transparente aux zones non conductrices, comme la fibre de verre des couches internes.
En revanche, pour les couches externes, l'encre noire désigne les zones où le processus d'élimination du cuivre a lieu. De plus, l'encre transparente désigne la ligne des chemins de cuivre.
Imprimer le cuivre pour les couches intérieures
C'est la première étape de la fabrication proprement dite. Après l'impression du laminage, une couche de cuivre est ajoutée. Celle-ci sert de structure au circuit imprimé. Il faut ensuite appliquer un film photosensible, appelé « résine », sur le panneau laminé. Il est alors nécessaire d'harmoniser parfaitement le plan et le panneau laminé avec la résine. Si les deux ne correspondent pas, essayez de réaliser le projet selon le plan.
Débarrassez-vous du cuivre inutile
À cette étape, vous devez retirer le cuivre superflu du circuit imprimé. Vous pouvez utiliser un autre produit chimique puissant capable de ronger le cuivre non recouvert de résine photosensible. Après avoir retiré le cuivre, retirez également la résine photosensible du circuit imprimé.
Forage Horizontaux
Tous les circuits imprimés nécessitent des trous pour fixer différents composants et monter le circuit imprimé. Avant de percer, vous pouvez utiliser un appareil à rayons X pour localiser le point de perçage. Il existe différentes méthodes pour percer un trou dans un circuit imprimé monocouche. Cependant, différents systèmes utilisent des outils de coupe en carbure monobloc. Ces outils permettent de percer des trous précis aux emplacements spécifiés. Les concepteurs fournissent des informations complètes sur le perçage dans un Lime de forage NC. Ainsi, la perceuse fonctionne selon le programme et perce le trou de la taille requise à l'emplacement exact.
Placage
Après avoir percé le panneau, vous pouvez commencer le placage. Ce procédé utilise un produit chimique pour fusionner les différentes couches, le cas échéant. Après avoir nettoyé le circuit imprimé, il faut le baigner dans une série de produits chimiques. Ce procédé recouvre le panneau d'une couche de cuivre de quelques microns d'épaisseur. Avant de remplir les trous de cuivre, le procédé permet d'exposer la feuille de fibre de verre, qui constitue l'intérieur du panneau.
Imaginez et plaquez la couche extérieure
Après le placage et la composition du cuivre, il faut appliquer les images de la couche extérieure afin de préparer le panneau à la galvanoplastie. Différents types de machines sont disponibles à cet effet, comme une plastifieuse. Utilisez-la pour appliquer un film sec sur la couche extérieure. Ce film sec est un matériau photo-imageable. Ce processus est quasiment similaire à celui des couches internes d'un circuit imprimé.
Gravure
Pour graver la couche extérieure, vous pouvez utiliser la protection en étain pour protéger le cuivre pendant la gravure. Ce processus consiste à retirer la partie de cuivre non recouverte. De plus, les traces et les pastilles autour du trou et du motif en cuivre resteront présentes. Vous ne retirerez donc que le cuivre exposé.
Enfin, vous devrez retirer l'étain qui recouvre les trous et les pistes. Après cette étape, vous ne verrez que le stratifié et le cuivre exposés du circuit imprimé. Maintenant que vous avez terminé le squelette du circuit imprimé, vous allez apprendre à protéger un circuit imprimé monocouche.
Appliquer le masque de soudure
Le masque de soudure protège les cartes des courts-circuits. Il protège également le circuit des autres influences environnementales. Vous pouvez donc utiliser un masque de soudure liquide photo-imageable pour protéger la surface du cuivre. De plus, il protège les ponts de soudure entre les différents composants lors de l'assemblage.
Terminer le PCB et la sérigraphie
Pour la finition, plaquez le circuit imprimé avec de l'argent, de l'or ou du HASL. Après la touche finale, vous pouvez sérigraphier l'intégralité du circuit imprimé. Ce procédé permet d'imprimer différents symboles ou informations sur le circuit imprimé.
Les avantages et les inconvénients des circuits imprimés simple face
Le PCB monocouche est le circuit le plus simple par rapport au double face et PCB multicouchesIl est très utile pour les composants électroniques simples. En revanche, ce circuit tombe en panne lorsqu'il s'agit d'appareils électroniques plus complexes. Par exemple, il ne peut pas être utilisé dans les systèmes satellites.
Voici les différents avantages et inconvénients des PCB monocouches :
Avantages du PCB simple face
- Sa simplicité rend la conception de ce circuit imprimé très aisée. De plus, les risques d'erreur de conception sont quasiment nuls.
- Ce type de circuit imprimé est moins coûteux que les autres types de circuits imprimés, notamment en cas de commande en grande quantité.
- Comme il ne contient qu'une seule couche, le perçage, le soudage et l'insertion des composants sont simples et directs.
- L'installation des composants s'effectue d'un seul côté, il faut donc un cavalier inférieur pour compenser le circuit.
Inconvénients du PCB simple face
- Ces circuits sont trop simplistes pour des projets complexes.
- Les cartes simple face ont une capacité de fonctionnement inférieure.
- De plus, ils sont de plus grande taille et, en raison de leur plus grande taille, ils ont un poids plus élevé.
- Avec un seul côté disponible pour placer les composants, la densité des composants est limitée.
PCB simple face vs PCB double face
Les circuits imprimés simple face et double face sont les deux circuits imprimés les plus couramment utilisés. Vous trouverez ci-dessous un tableau comparant leurs principaux aspects :
| Fonctionnalité | PCB simple face | PCB double face |
| Nombre de couches de cuivre | 1 | 2 |
| Placement des composants | 1 côté seulement | Des deux côtés |
| Espace de routage | Limité | Plus d'espace de routage |
| Les interconnexions | Surface seulement | Trous traversants disponibles |
| Complexité | Conceptions simples | Complexité modérée |
| Coût de fabrication | Faible | Plus haut que unilatéral |
| Taille du conseil | Agrandir | Plus petit (pour la même complexité) |
| Alignement des calques | Non requis | Requis |
| Complexité de l'empilement | Simple | Modérée |
Applications des PCB monocouches
Les circuits imprimés simple face présentent des circuits simples, mais restent très utiles. On les retrouve donc dans de nombreux appareils électroniques. Voici quelques applications importantes des circuits imprimés simple couche :
- Vous pouvez retrouver ces circuits dans les appareils photo numériques.
- Circuits d'équipements radio et stéréo.
- Les calculatrices numériques sont constituées d'une seule couche de PCB.
- Les relais de commutation contiennent également ces circuits utilisés dans différentes industries automobiles et électriques.
- De plus, les distributeurs automatiques utilisent également ces circuits.
- Les disques SSD et les machines à café utilisent ce circuit.
- Le circuit de minuterie du four à micro-ondes numérique est essentiellement un PCB simple face utilisé pour allumer et éteindre le four en temps opportun.
- L'éclairage LED contient ces circuits pour alimenter le circuit.
- De plus, différentes machines d'emballage utilisent également ces circuits à des fins d'emballage.
- En outre, différents produits de capteurs, machines de surveillance et alimentations numériques et analogiques utilisent également ces circuits.
