Technologie PCB - Bases de la conception de PCB pour les débutants

Connaissances de base sur la conception de circuits imprimés les circuits imprimés (PCB) apparaissent dans presque tous les appareils électroniques. S'il y a des composants électroniques dans un certain appareil, ils sont Tous montés sur des PCB de tailles différentes. Outre la fixation de divers widgets, la fonction principale du PCB est de fournir une connexion électrique entre les parties supérieures. Comme l'électronique devient de plus en plus complexe et nécessite de plus en plus de pièces, les circuits et les pièces sur les PCB deviennent de plus en plus denses.

Bases de la conception de PCB pour les débutants

Les plaques nues (sans pièces dessus) sont également souvent appelées « plaques de lignes imprimées (pwb) ». Le substrat lui - même est constitué d'un matériau isolant et thermiquement isolant qui ne se plie pas facilement. Le petit matériau de circuit visible sur la surface est une feuille de cuivre. La Feuille de cuivre a d'abord été recouverte de l'ensemble de la carte, mais au cours de la fabrication, une partie a été gravée et le reste est devenu un réseau de fils fins.

Ces lignes sont appelées modèles de conducteurs ou câblage et sont utilisées pour fournir des connexions de circuit aux composants sur un PCB. Pour fixer la pièce sur le PCB, nous soudons ses broches directement sur le câblage. Sur le PCB le plus basique (placage), les pièces sont concentrées d'un côté et les fils de l'autre. Dans ce cas, nous devons faire des trous dans la carte afin que les broches puissent traverser la carte pour atteindre l'autre côté afin que les broches de la pièce puissent être soudées de l'autre côté. Ainsi, la face avant et la face arrière du PCB sont appelées respectivement côté élément et côté soudure.

S'il y a des pièces sur le PCB qui doivent être démontées ou réinstallées une fois la production terminée, une prise (socket) sera utilisée lors de l'installation des pièces. Comme les douilles sont soudées directement sur la plaque, les pièces peuvent être démontées et assemblées à volonté. Ci - dessous se trouve la prise ZIF (Zero insert force), qui permet aux pièces (qui se réfèrent ici au CPU) d'être facilement insérées ou retirées de la prise. Après avoir inséré la pièce, vous pouvez fixer la barre de fixation à côté de la prise.

Si vous souhaitez connecter deux PCBs l'un à l'autre, nous utilisons généralement un connecteur Edge communément appelé « doigt d'or». Il y a beaucoup de plots de cuivre nus sur les doigts d'or qui font en fait partie du câblage PCB. Habituellement, lors de la connexion, nous insérons un doigt d'or sur un morceau de PCB dans le logement approprié (souvent appelé slot d'extension) d'un autre morceau de PCB.

Dans un ordinateur, une carte d'affichage, une carte son ou une autre carte d'interface similaire est connectée à la carte mère par l'intermédiaire d'un doigt d'or. Le vert ou le brun sur le PCB est la couleur du masque de soudure. Cette couche est une couche de protection isolante qui peut protéger le fil de cuivre et empêcher les pièces d'être soudées au mauvais endroit.

Une couche de sérigraphie sera imprimée sur le masque de soudage. En règle générale, des mots et des symboles (principalement blancs) sont imprimés pour marquer la position de chaque partie du tableau. La surface de sérigraphie est également appelée surface de légende.

Panneau unique nous venons de mentionner que sur le PCB le plus basique, les pièces sont concentrées d'un côté et les fils de l'autre. Parce que les fils n'apparaissent que d'un côté, nous appelons ce type de PCB un seul côté (un seul côté). Parce qu'une carte simple face a de nombreuses restrictions strictes sur la conception d'un circuit (parce qu'il n'y a qu'un seul côté, le câblage ne peut pas être croisé et doit être autour d'un chemin séparé), seuls les premiers circuits utilisaient ce type de carte. Double panneau ce type de carte a un câblage des deux côtés. Cependant, pour utiliser des fils électriques des deux côtés, il est nécessaire d'avoir des connexions de circuit appropriées entre les deux côtés. Les « ponts» entre de tels circuits sont appelés sur - trous.

Les surperforations sont de petits trous remplis ou revêtus de métal sur un PCB qui peuvent être connectés à des fils des deux côtés. Parce qu'un panneau double face est deux fois plus grand qu'un seul panneau et que le câblage peut être entrelacé (il peut être enroulé de l'autre côté), il est plus approprié pour les circuits plus complexes qu'un seul panneau.

Panneaux multicouches pour augmenter la surface pouvant être câblée, les panneaux multicouches utilisent plus de panneaux de câblage simple ou double face. Les panneaux multicouches utilisent plusieurs panneaux à double face entre lesquels une couche isolante est placée, puis collée (sertie). Le nombre de couches de la carte signifie qu'il existe plusieurs couches de câblage indépendantes. Généralement, le nombre de couches est pair et contient les deux couches les plus externes. La plupart des cartes mères ont une structure de 4 à 8 couches, mais techniquement, près de 100 couches de cartes PCB peuvent être réalisées. La plupart des grands supercalculateurs utilisent des cartes mères assez multicouches, mais comme ces types d'ordinateurs peuvent déjà être remplacés par des grappes de nombreux ordinateurs ordinaires, les cartes mères multicouches ont progressivement cessé d'être utilisées. Étant donné que les couches dans le PCB sont étroitement intégrées, il n'est généralement pas facile de voir le nombre réel, mais si vous regardez attentivement la carte mère, vous pouvez le voir.

Le perçage que nous venons de mentionner, s'il est appliqué à un panneau double face, doit pénétrer dans toute la plaque. Cependant, dans un panneau multicouche, si vous souhaitez connecter seulement quelques lignes, un trou de travers peut gaspiller une partie de l'espace de ligne dans d'autres couches. Les techniques de trous borgnes et enterrés permettent d'éviter ce problème car ils ne pénètrent que quelques couches. Les trous borgnes sont utilisés pour connecter plusieurs couches de PCB interne à un PCB de surface sans avoir à pénétrer dans toute la carte. Les trous enterrés ne sont connectés qu'au PCB interne, de sorte qu'ils ne sont pas visibles de la surface. Dans un PCB multicouche, la couche entière est directement connectée au fil de terre et à l'alimentation. Par conséquent, nous divisons chaque couche en une couche de signal, une couche de puissance ou une couche de terre.

Technologie de montage en surface (technologie de montage en surface) Pièces utilisant la technologie de montage en surface, les broches sont soudées sur la même surface que la pièce. Cette technique ne nécessite pas de souder chaque broche, mais de percer des trous dans le PCB.

Les pièces montées en surface peuvent même être soudées des deux côtés. Le SMT est également plus petit que les pièces tht. Les PCB utilisant la technologie SMT ont des composants plus denses que ceux utilisant des composants tht. Les pièces encapsulées SMT sont également moins chères que le tht. Il n'est donc pas surprenant que la plupart des PCB soient SMT aujourd'hui. Parce que les points de soudure et les pièces ont de très petites broches, il est très difficile de souder à la main. Cependant, si vous pensez que la pièce actuelle est entièrement automatique, la plupart des problèmes ne se produiront que lorsque vous réparerez la pièce.

Processus de conception dans la conception de PCB, en fait, il doit passer par un long processus avant le câblage formel. Voici les principaux processus de conception: spécifications du système tout d'abord, nous devons d'abord planifier les différentes spécifications du système pour l'électronique. Comprend les fonctions du système, les contraintes de coût, la taille, les conditions d'exploitation, etc.

Processus de fabrication le processus de fabrication d'un PCB commence par un « substrat» en époxy de verre (époxy de verre) ou un matériau similaire (moulage / fabrication de fil). La première étape du processus de fabrication consiste à établir le câblage entre les pièces. Nous utilisons le transfert soustractif pour exprimer un film de travail sur un conducteur métallique. Cette technique consiste à étaler une fine couche de feuille de cuivre sur toute la surface et à éliminer l'excès de feuille de cuivre. Le transfert de mode additif est une autre méthode moins utilisée. C'est une façon de poser du fil de cuivre seulement là où c'est nécessaire, mais nous n'en parlerons pas ici.

La méthode de soudage automatique des pièces SMT est appelée soudage par sur - reflux. Après avoir installé la pièce sur le PCB, la soudure pâteuse contenant le flux et la soudure est traitée une fois, puis à nouveau après chauffage du PCB. Après le refroidissement du PCB, la soudure est terminée. La prochaine étape consiste à préparer le test final du PCB. Un moyen d'économiser sur les coûts de fabrication. Pour que le coût d'un PCB soit le plus bas possible, de nombreux facteurs doivent être pris en compte.