Qu'est-ce qu'un PCB et qu'est-ce qui le compose ?

La fonction principale du PCB est de fournir un support pour les composants électroniques et les connexions électriques afin de simplifier l'assemblage et le soudage des équipements électroniques, de réduire la charge de travail liée au câblage, de réduire l'intensité de la main-d'œuvre, tout en réduisant la taille des équipements électroniques, de réduire les coûts de production et d'améliorer la qualité et la fiabilité de l'équipement. L'intensité du travail, tout en réduisant la taille des équipements électroniques, réduit les coûts de production et améliore la qualité et la fiabilité des équipements.

Composition du PCB

PCB se compose principalement des éléments suivants :
Substrat : généralement constitué de fibre de verre ou de résine époxy, il assure le support mécanique et l'isolation.
Couche conductrice : constituée d'une feuille de cuivre, elle est responsable de la transmission du courant et des signaux.
Couche de soudure : protège la feuille de cuivre du circuit imprimé de l'oxydation et empêche les courts-circuits.
Couche de caractères : Marque l'emplacement des composants sur le circuit imprimé pour faciliter l'assemblage et la maintenance.

Composition des couches du circuit imprimé

Les circuits imprimés comprennent de nombreux types de couches de travail, telles que les couches de signal, les couches de protection, les couches de sérigraphie, les couches internes, etc.
(1) couche de protection : Ils sont principalement utilisés pour garantir que la carte de circuit imprimé n'a pas besoin d'être étamée, afin de garantir la fiabilité du fonctionnement de la carte de circuit imprimé. Parmi eux, TopPaste et BottomPaste sont respectivement la couche supérieure et la couche inférieure du masque de soudure ; TopSolder et BottomSolder sont respectivement la couche de protection de la pâte à braser et la couche inférieure de la protection de la pâte à braser.
(2) Couche de signal : Principalement utilisé pour placer les composants ou le câblage, ProtelDXP contient généralement 30 couches intermédiaires, c'est-à-dire MidLayer1~MidLayer30, la couche intermédiaire est utilisée pour disposer les lignes de signal, la couche supérieure et la couche inférieure sont utilisées pour placer les composants ou le cuivre.
(3) Couche de sérigraphie : Il est principalement utilisé pour imprimer le numéro de série des composants, le numéro de production, le nom de l'entreprise, etc. sur le circuit imprimé.
(4) Couche interne : Principalement utilisé comme couche de câblage de signaux, ProtelDXP contient un total de 16 couches internes.
(5) Autres couches : comprend principalement 4 types de couches.
DrillGuide (couche d'orientation des trous) : Principalement utilisé pour percer des trous sur la carte de circuit imprimé.
Keep-OutLayer (couche d'interdiction de câblage) : principalement utilisée pour dessiner le bord électrique de la carte de circuit imprimé.
DrillDrawing : Principalement utilisé pour définir la forme des trous percés.
Multicouche :Principalement utilisé pour définir le multicouche.

Les cartes de circuits imprimés sont principalement composées de pastilles, de perforations, de trous de montage, de fils, de composants, de connecteurs, de patchs SMT, de remplissage, de frontières électriques, etc.Les principales fonctions de chaque composant sont les suivantes suit :
Tampons de soudure : trous métalliques pour le soudage des broches des composants.
Trou traversant : il existe des trous de passage métalliques et des trous de passage non métalliques, dont le trou de passage métallique est utilisé pour connecter les broches des composants entre les couches.
Trous de montage : utilisé pour fixer le circuit imprimé.
Fils : Film de cuivre utilisé pour connecter les broches des composants du réseau électrique.
Connecteurs : Utilisé pour connecter les composants entre les cartes de circuits imprimés.
Garniture : La pose de cuivre pour le réseau de terre, qui réduit efficacement l'impédance.
Limite électrique : utilisée pour déterminer les dimensions de la carte de circuit imprimé, tous les composants de la carte ne peuvent pas dépasser cette limite.

Types de PCB

En fonction du nombre de couches conductrices, les PCB peuvent être classés comme suit :
Carte simple face : une seule face est une couche conductrice, l'autre face est un matériau non conducteur, adapté aux circuits peu complexes.
Carte double face : les deux faces ont une couche conductrice, vous pouvez connecter les deux côtés de la ligne à travers le sur-trou, ce qui convient à la conception de circuits complexes.
Cartes multicouches : elles comportent plus de trois couches graphiques conductrices, reliées par des fils internes ; elles conviennent pour les circuits hautement intégrés.

Quels sont les composants électroniques situés au-dessus du circuit imprimé ?

Résistances : Les résistances créent une résistance électrique au courant. Les résistances les plus couramment utilisées sont les résistances à base de carbone (couramment utilisées pour une variété d'applications), les résistances à film métallique (couramment utilisées pour les circuits de précision) et les résistances à fil (utilisées dans les circuits de puissance et les amplificateurs).
Condensateurs : Les condensateurs sont utilisés pour stocker l'énergie dans les appareils électroniques. Des séries de condensateurs sont largement utilisées dans les produits électroniques, notamment les condensateurs céramiques, les condensateurs électrolytiques et les condensateurs au tantale.
Inducteurs : Les inducteurs stockent l'énergie en générant un champ magnétique. Ils permettent d'alimenter divers appareils, de réguler les niveaux de tension et de supprimer les bruits indésirables.
Potentiomètres : Les potentiomètres régulent la quantité d'électricité qui les traverse. Ils sont couramment utilisés pour contrôler le volume, la tonalité et la luminosité de divers appareils.
Transformers : Les transformateurs transfèrent l'énergie entre les circuits, ils aident l'électricité à se déplacer dans des directions différentes et modifient la tension.
Diode : Dans une diode, le courant ne circule que dans un seul sens. Les diodes sont généralement fabriquées en silicium ou en germanium.
Transistors : Transistors are also known as “gatekeepers” because they regulate the power and current in a circuit. They are made of materials such as silicon or germanium. They come in many forms, including field effect transistors (FETs) and bipolar junction transistors (BJTs).
Redressement contrôlé au silicium (SCR) : Le SCR (appelé thyristor) permet au courant de circuler dans un seul sens. Il est adaptable et peut être activé et désactivé à des endroits spécifiques du circuit. Sa fonction principale est de contrôler la puissance d'un circuit.
Circuit intégré : De nombreux composants électriques, tels que des transistors, des résistances, des condensateurs, etc., sont fixés sur une petite plaquette de silicium pour créer un circuit intégré (CI). Les ingénieurs les combinent ensuite pour créer des circuits complexes qui remplissent diverses fonctions.
Oscillateur : Les oscillateurs à quartz utilisent le mouvement mécanique d'un cristal pour produire une fréquence précise. Ils constituent un élément important des systèmes GPS, des montres, des montres-bracelets et d'autres dispositifs de mesure du temps.
Interrupteurs et relais : Les interrupteurs et les relais peuvent être utilisés pour évaluer le mouvement de l'électricité et la fonction exacte d'un appareil. Un interrupteur permet ou empêche le passage du courant dans un circuit. Il agit également comme un pont, connectant et déconnectant ainsi les canaux électriques.
Capteurs : Les capteurs fonctionnent en recevant différents types d'entrées (par exemple, le son, la pression, la température, la chaleur, les capteurs d'humidité, la position, les vibrations, etc.

Fonctionnement des circuits imprimés

Phase de conception du circuit imprimé

Les cartes de circuits imprimés nécessitent un logiciel de conception spécialisé, dans lequel le concepteur place les composants, les chemins de câblage et les couches en fonction des exigences, de la fonctionnalité et de l'espace disponible.
Phase de fabrication
Le processus de fabrication commence par l'achèvement et l'affinement du processus de conception. Une fine feuille de cuivre est utilisée pour couvrir les deux côtés du substrat afin de former une couche conductrice. La couche de cuivre est ensuite enlevée par gravure ou impression, laissant les pistes et les tampons nécessaires à la formation du circuit. L'étape suivante consiste à percer des trous à des endroits spécifiques du circuit imprimé, à travers lesquels les composants et les vias sont acheminés pour maintenir les connexions électriques entre les différentes couches. Une couche de soudure est ensuite appliquée sur les pistes et les pastilles de cuivre, en laissant un espace pour le soudage des composants. Une couche de soudure est généralement appliquée à l'extrémité de la carte pour protéger le cuivre exposé et renforcer la carte.
Ajout de composants électroniques
Une fois le circuit imprimé fabriqué, les composants électroniques doivent y être installés, ce qui se fait généralement de deux manières.
La technologie de montage à travers le trou (THT), où les composants avec les fils sont fixés dans des trous pré-percés dans la carte et les fils sont soudés sur les côtés opposés.
La technologie de montage en surface (SMT), où les composants sans fils sont soudés directement sur le circuit imprimé.
Relations inter-composants
La connexion entre les composants montés est réalisée au moyen de pistes conductrices sur le circuit imprimé. Ces pistes servent de passerelles pour la libre circulation du courant électrique, formant ainsi le circuit.
Test de circuits imprimés
Une fois que les composants ont été soudés sur la carte et que les connexions entre eux ont été vérifiées, le circuit imprimé est soumis à des tests rigoureux et continus pour garantir son bon fonctionnement. Ces tests comprennent des contrôles de continuité, une analyse de l'intégrité des signaux et des essais fonctionnels.
Intégration
Une fois que la fonctionnalité d'une carte de circuit imprimé a été démontrée avec succès, elle peut être utilisée dans le système ou l'appareil pour lequel elle a été conçue. Il peut être connecté à d'autres circuits imprimés ou à des dispositifs externes pour compléter l'ensemble du système.

Application PCB Scénarios et perspectives

Le circuit imprimé est largement utilisé dans divers appareils électroniques, des petites montres et calculatrices électroniques aux grands ordinateurs, équipements de communication, systèmes militaires, etc. Il s'agit non seulement du support des composants électroniques, mais aussi d'un élément clé pour réaliser la connexion électrique entre les composants. L'industrie des circuits imprimés est l'une des industries les plus importantes du sous-secteur mondial des composants électroniques, et la demande du marché est très forte. Avec le développement de domaines émergents tels que la 5G, les circuits intégrés, les véhicules à énergie nouvelle et l'économie numérique, les perspectives du marché des PCB sont très larges.Depuis 2016, la valeur du marché mondial des PCB a continué à croître rapidement, et il est prévu que d'ici 2028, la valeur de production mondiale des PCB atteindra 90,413 milliards de dollars américains, avec un taux de croissance annuel composé estimé à 5,40% de 2023 à 2028 . En outre, la qualité de fabrication des PCB affecte directement la fiabilité et la compétitivité des produits électroniques, de sorte que son niveau technologique et l'amélioration continue de la demande du marché donnent une forte impulsion au développement de l'industrie.