Fabrication de circuits imprimés à 18 couches

À mesure que les vitesses de traitement et la densité des composants ne cessent d'augmenter, de nombreux systèmes électroniques avancés nécessitent davantage de couches de routage et une meilleure isolation des signaux que ne peuvent en offrir les cartes comportant un nombre réduit de couches.

Un circuit imprimé à 18 couches offre des couches de signal supplémentaires, plusieurs plans de référence et une meilleure distribution de l'alimentation, ce qui le rend adapté aux conceptions complexes impliquant des composants à grand nombre de broches et des interfaces à haut débit.

Parmi les applications courantes, on peut citer :

• Serveurs d'IA
• Équipement de télécommunications
• Électronique aérospatiale
• Systèmes de calcul haute performance
• Équipements d'imagerie médicale
• Plateformes de contrôle industriel

TOPFAST propose la fabrication sur mesure de circuits imprimés à 18 couches pour les besoins en prototypes et en production, avec prise en charge de l'impédance contrôlée et des structures multicouches avancées.

Pourquoi utiliser un circuit imprimé à 18 couches ?

Par rapport aux cartes à 10 ou 12 couches, une structure à 18 couches offre une plus grande souplesse de routage et des performances électriques améliorées.

Une densité de routage plus élevée

Des couches supplémentaires simplifient le routage des :

• Grands boîtiers BGA
• Interfaces de mémoire DDR
• Bus PCIe
• Paires différentielles à haute vitesse

Cela permet aux concepteurs de réduire la taille des cartes tout en préservant la qualité du signal.

Intégrité du signal améliorée

La présence de plusieurs plans de masse est utile :

• Réduire la diaphonie
• Améliorer les circuits de retour de courant
• Réduire les reflets au minimum

À lire également : Guide de conception de l'empilement des circuits imprimés

Une meilleure distribution de l'énergie

Des couches supplémentaires d'alimentation et de masse contribuent à :

• Réduire l'impédance du PDN
• Réduction du bruit de commutation
• Meilleure stabilité de tension

Performances améliorées en matière d'interférences électromagnétiques

Un plus grand nombre de couches de référence améliore le blindage et contribue à réduire les interférences électromagnétiques.

Structure typique d'un circuit imprimé à 18 couches

Une configuration d'empilement courante est illustrée ci-dessous :

L1   Signal
L2   Rez-de-chaussée
L3   Signal
L4   Rez-de-chaussée
L5   Signal
L6   Alimentation
L7   Rez-de-chaussée
L8   Signal
L9   Signal
L10  Sol
L11  Alimentation
L12  Signal
L13  Rez-de-chaussée
L14  Signal
L15  Sol
L16  Signal
L17  Rez-de-chaussée
L18  Signal

Cette structure offre :

• Contrôle stable de l'impédance
• Isolation efficace du signal
• Répartition équilibrée du cuivre
• Amélioration des performances en matière d'interférences électromagnétiques

Selon l'application, les empilements peuvent également être optimisés pour les structures HDI ou les conceptions haute fréquence.

À lire également : Choix des matériaux pour les circuits imprimés haute fréquence

Spécifications standard

Paramètres	Capacité
Nombre de couches	18 couches
Matériau	FR4, FR4 à haute Tg, Rogers
Poids du cuivre	0.5–6 oz
Épaisseur du panneau	1.6–6.0 mm
Trace/espace minimum	3/3 mil
Diamètre minimal du foret	0,15 mm
Finition de la surface	ENIG, HASL, OSP, argent par immersion
Impédance contrôlée	Prise en charge
Norme IPC	Classe IPC 2 / Classe IPC 3

Choix des matériaux

Standard FR4

Le FR4 standard convient à de nombreuses applications industrielles et embarquées où le coût et la facilité de fabrication sont des priorités.

Matériaux à haute Tg

Les stratifiés à Tg élevée sont couramment utilisés dans des applications soumises à :

• Températures de fonctionnement élevées
• Procédés d'assemblage sans plomb
• Exigences en matière de longue durée de vie

Rogers Materials

Les stratifiés Rogers sont généralement choisis pour :

• Circuits RF
• Systèmes à micro-ondes
• Équipements de communication à haut débit

Applications courantes

Serveurs d'IA et calcul haute performance

Les processeurs puissants et les architectures mémoire nécessitent :

• Routage dense
• Une distribution électrique stable
• Excellente intégrité du signal

Équipements de télécommunications

Parmi les applications, on peut citer :

• Commutateurs de réseau central
• Systèmes de communication optique
• Infrastructure 5G

Ces systèmes nécessitent une transmission à faibles pertes et un contrôle fiable de l'impédance.

Électronique aérospatiale

Les systèmes aérospatiaux imposent des exigences élevées en matière de :

• Fiabilité
• Stabilité thermique
• Résistance aux vibrations

Équipement médical

Les systèmes d'imagerie médicale et les équipements de surveillance tirent parti de structures multicouches qui garantissent un faible niveau de bruit et une transmission stable du signal.

Défis en matière de fabrication

La fabrication d'un circuit imprimé à 18 couches nécessite un contrôle des processus plus rigoureux que celui requis pour les circuits multicouches classiques.

Alignement des couches

Un alignement précis entre les couches internes est essentiel pour garantir la qualité des trous et la continuité du signal.

Contrôle du pelliculage

Les différentes étapes de laminage nécessitent un contrôle précis des éléments suivants :

• Température
• Pression
• Écoulement de la résine

Un traitement inadéquat peut entraîner des défauts internes ou des problèmes de fiabilité.

À lire également : Processus de fabrication des PCB

Contrôle du gauchissement

Plus l'épaisseur du panneau augmente, plus il devient difficile de garantir sa planéité.

Une répartition équilibrée du cuivre et des empilages symétriques permettent de réduire au minimum :

• S'incliner et se tourner
• Contrainte mécanique
• Problèmes de montage

Considérations relatives à la conception

Planification de l'empilage

La conception de l'empilement a une incidence sur :

• Intégrité du signal
• Performance EMI
• Fabricabilité

Une planification précoce de l'assemblage permet d'éviter des modifications de conception coûteuses.

À lire également : Guide de conception de l'empilement des circuits imprimés

Impédance contrôlée

De nombreuses cartes à 18 couches prennent en charge des interfaces telles que :

• PCIe
• Ethernet
• USB
• Bus mémoire DDR

Il convient de tenir compte des exigences en matière d'impédance avant de commencer la conception du circuit.

Via Fiabilité

Les vias profondes et les cartes plus épaisses nécessitent de prêter attention aux points suivants :

• Format d'image
• Épaisseur du placage de cuivre
• Qualité des parois des trous

À lire également : Analyse des défaillances des vias sur les circuits imprimés

Circuit imprimé à 18 couches vs circuit imprimé à 16 couches

Fonctionnalité	Circuit imprimé à 16 couches	Circuit imprimé à 18 couches
Densité d'acheminement	Très élevé	Extrêmement élevé
Intégrité du signal	Excellent	Supérieur
Intégrité de l'alimentation	Excellent	Mieux
La complexité de la fabrication	Très élevé	Plus élevé
Applications typiques	Serveurs d'IA, Télécommunications	Calcul haute performance (HPC), aérospatiale, réseaux

Comment commander un circuit imprimé personnalisé à 18 couches

FAQ

Conclusion

Un circuit imprimé à 18 couches offre la densité de routage et les performances électriques requises par les systèmes électroniques avancés d'aujourd'hui. Grâce à une conception optimisée de l'empilement, au choix des matériaux et à des processus de fabrication contrôlés, ces cartes prennent en charge des applications exigeantes dans les domaines du calcul par IA, des télécommunications, de l'aérospatiale et de l'électronique industrielle.