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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 1
FABRICATION DES CIRCUITS IMPRIMES
I Le Produit
PRINTED CIRCUIT BOARD FABRICATION
I Product overview
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 2
Le Produit Products Overview
• Historique• Fonction d ’un CI• Les composants• Types de produits
• Historical Background • PCBs Functions• Electronic Devices• Products Summary
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 3
Historique History
• 1940 : Invention aux USA pour des applications militaires (missiles)
• 1946 : L ’armée américaine autorise la publication des brevets
• 1948 : Le circuit imprimé devient un procédé de fabrication industriel productif
• 1940 : Invention in the USA for military applications (missiles)
• 1946 : The US Army allows the publication of the patents
• 1948 : the PCB become an industrial manufacturing process with hight productivity
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 4
Fonctions d ’un C.I. Functions of a PCB
• Support mécanique efficace des composants
• Interconnexions des composants
• Interconnexion entre cartes
• Holding the components with hight mechanical requirements
• Interconnections of the components
• Interconnections between cards
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 5
Composant à insérer Insertion- type device
Boîtiers Package
Composants passif à sorties axiales ou radiales
Axial or radial terminal passive devices (THT)
SIL : Single In Line
DIL / DIP : Dual In Line Package
PGA : Pin Grid Array
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 6
Composants CMSSMD devices
Boîtiers Package
Chip ex : 0805, 1206 ( XY en 1/10 inch ) (SMT)
MELF : Metal Electrode Leadless Face Bonding
SO (SOIC) : Small Outline Integrated Circuit
QFP : Quad Flat Pack
LCC : Leadless Chip Carrier
PLCC : Plastic Leaded Chip Carrier
BGA : Ball Grid Array
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 7
Types de produits Products summary
• Circuit simple face • Circuit double face• Circuit multicouches• Circuit souple• Circuit Flexo-rigides• Circuits spéciaux
• Single-sided board• Double-sided board• Multilayer board• Flexible board• Flex-rigid board• Spécial boards
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 8
Circuits Simple Face
1
Single-Sided Board
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 9
Définition Definition
Un seul plan d ’interconnexion
A single routing path
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 10
Montage Assembly
Composant à insérer Insertion- type device
Pastille
Pad
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 11
Montage Assembly
Composants CMS SMD devices
Montage Assembly
Plage d ’accueil
Solder land
Plage d ’accueil
Solder land
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 12
Circuits Double Faces Trous Métallisés
Double-Sided Plated-Through Hole Boards
2
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 13
Définition Definition
Deux plans d ’interconnexion
Two routing paths
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 14
Montage Assembly
Composant à insérer Insertion- type device
Trous d ’insertion
through holesTrou via
via hole
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 15
Montage Assembly
Composants CMS SMD devices
Montage Assembly
Plage d ’accueil
Solder land
Trou via
via hole
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 16
Circuits Multicouches
Multilayer PCBs
3
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 17
Définition Definition
Plus de deux plans d ’interconnexion
More than two routing layers
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 18
Structure StructureTrou d ’insertion
Through hole
Trou via
Via hole
Trou enterré
Buried hole
Trou borgne
blind hole
Couche interne
internal layer
Préimprégnés
Prepregs
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 19
Circuits Souples
Flexible PCBs
4
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 20
Définition Definition
Circuit mince, souple, servant d ’interconnexion en circuits rigides fixes
ou mobiles
Thin, flexible circuit used to interconnect fixed or moving rigid circuits
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 21
Structures Structures
Simple face
Single-sided
Double face
Double-sided
Isolant souple adhésif
Adhesive coverlay
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 22
Circuits Flexo-rigides
Flex-rigid PCBs
5
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 23
Définition Definition
Circuits multicouches rigides reliés par des couches internes communes souples
Multilayer PCB whith common flexible inner sections
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 24
Structures Structures
Zone souple commune
Common flexible section
MC1 MC2
ML1 ML2
rigide
préimprégné
souple
flexible
prepreg
rigid
Circuit 4 couches
4 layers PCB
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 25
Circuits spéciaux Special PCBs
• Hyper-fréquence• MC tissés• MC à micro-vias• MC à drain thermique• Cuivre-invar-cuivre• Substrat Métallique
Isolé
• Microwave • Multiwire ML• Micro-vias ML• Thermal drain ML• Copper-invar-copper• Insulated Metal
Substrate
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 26
Circuits spéciaux Special PCBs
• Impédance contrôlée• Fréquence > 1GHz• Transmissions par satellite• Ampli Faible Bruit• Ampli de Puissance • Antennes
• Adapted impedance• Frequency > 1GHz• Satellite communication• Low Noise Amplifier• Power Amplifier• Antennas
Hyper-fréquence Microwave
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 27
Circuits spéciaux Special PCBs
Impédance contrôlée Adapted impedance
V1 V2Zc
L
C
Ligne de transmissionTransmission ligne
Modèle électriqueElectrical model
Zc = LC
Impédance caractéristique
Caracteristic impedance
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 28
Circuits spéciaux Special PCB
Impédance contrôlée Adapted impedance
MasseGround
SignalSignal
Microstrip Sripline
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 29
Circuits spéciaux Special PCB
Structure MC RF/ numérique RF/Digital ML construction
Masse Ground
Signal Signal
Masse GroundSignal Signal
Masse GroundSignal SignalMasse GroundSignal Signal
RF
NumériqueDigital
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 30
Circuits spéciaux Special PCBs
• Base MC en FR4• Couches externes tissées• Fils de cuivre diamètre
0.1mm isolé• Croisements possibles
• FR4 ML base material• Wired external layer• Insulated 0.1mm
diameter copper wire• Crossover wiring
permited
Circuits tissés Multiwire ML
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 31
Circuits spéciaux Special PCBs
MC à micro-vias Microvias ML
RCCF *
* Resin Coated Copper Foil
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 32
Circuits spéciaux Special PCB
MC à drain thermique Thermal Drain ML
Drain
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 33
Circuits spéciaux Special PCB
Substrat Métallique Isolé Insulated Metal Substrate
Semelle *
Substrate *
* Cu / Laiton / Al * Cu / Brass / Al
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 34
Finitions Surface finish
Alliage refondu Alloy reflow
AlliageVernis épargne
Solder mask
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 35
Finitions Surface finish
Etamage sélectif (HAL) Hot Air Leveling
AlliageVernis épargne
Solder mask
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 36
Finitions Surface finish
Nickel / Or Nickel / Gold
Nickel électrolytique => soudabilité => Planéité
‘ Flash ’ d ’or chimique => empêche l’oxydation
Electrodeposited Ni=> solderability=>flatness
Chemical gold flash=> prevent from oxidation
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 37
Finitions Surface finish
Or électrolytique Electrodeposited gold
Bonne conductivité en HF Effet de peau :1 GHz 2 µm2 GHz 1 µm10 GHz 0,6 µm20 GHz 0,5 µm
Good HF conductivity Skin effect :1 GHz 2 µm2 GHz 1 µm10 GHz 0,6 µm20 GHz 0,5 µm
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 38
Finitions Surface finish
Vernis d’épargne soudure Solder Mask
Vernis
Mask
Plage d ’accueilSolder land
GardeGap
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 39
Finitions Surface finish
Vernis d’épargne soudure Solder Mask
But :
• Protection du cuivre
• Amélioration de l’isolement
• Empèche la formation de ponts de brasure
Aim :
• Copper protection
• Insulation improvement
• Avoid solder bridges during soldering
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 40
Finitions Surface finish
Marquage Marking
R 69
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 41
Secteurs d ’emploi PCB Applications
Grand public:
SF,DF,Vias pâte d ’argent, faible coût
Industriel :
DFTM, MC
Spacial et Militaire :
MC, Flexorigide, répondant aux normes de ce secteur (MIL)
Commercial :
Cost sensitive product
Military :
ML, Flex-rigid, in accordance with military specification
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 42
Classe d ’un circuit PCB Class
• Définie par la norme française NF C93-713
• Caractérisé par :
- la densité d ’interconnexion par couche (1 à 6)
- l ’interface carte / composants (A à C)
• Defined in the French standard NF C93-713
• Classified by :
- the interconnecting density per layer (1 to 6)
- the PCB / component interface (A to C )
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 43
1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - (2 )105 105 105 70 50 35105 105 70 35 35 17,50,80 0,50 0,31 0,21 0,15 0,12
0,68 0,50 0,31 0,21 0,15 0,12
1,57 1,13 0,901,19 0,78 0,60 0,49 0,39 0,35
0,45 0,34 0,24 0,20
0,12
Distance minimale entre bord des revêtements épargnes et conducteurs, pastilles ou plage (mm)
0,80 0,50 0,31 0,21
0,25
Espacement minimal (mm) - entre conducteurs, - entre conducteur et pastille ou plage, - entre pastilles d'interconnexion, entre plages
Différence minimale entre le diamètre (mm) (1) : - d'une pastille d'un trou d'insertion sur une face et celui du trou fini :
(1) Ces valeurs sont applicables aux cartes simple face (trou non métallisé seulement ) et aux cartes double face; pour les cartes multicouches, voir annexe B(2) La classe 6 est donnée à titre prospectif
0,34
Largeur minimale du trait de revêtement épargne (mm)
Pour une carte imprimée comportant une épargne de brasage :
0,15
* trous non métallisés * trous métallisés - d'une pastille d'un trou d'interconnexion (via) sur une face et celui du trou percé
ClassesCritères d'appartenance à une classeValeurs de conception
Epaisseur totale du cuivre sur faces (µm)
0,07 0,06
Valeurs nominales maximales sur couches internesLargeur minimale (mm) :
0,15 0,10
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La fabrication des circuits imprimés
I Le produit 44
1 2 3 4 5 6 C < 300 0,68 0,58 0,47 0,44300 < C < 460 0,73 0,63 0,52 0,49460 < C < 600 0,78 0,68 0,57 0,54 C < 300 0,53 0,43 0,32 0,29300 < C < 460 0,58 0,48 0,37 0,34460 < C < 600 0,63 0,53 0,42 0,39 C < 300 1,30 1,00 0,77 0,68300 < C < 460 1,35 1,05 0,82 0,73460 < C < 600 1,40 1,10 0,87 0,78 C < 300 1,15 0,85 0,62 0,53300 < C < 460 1,20 0,90 0,67 0,58460 < C < 600 1,25 0,95 0,72 0,63
CARTES MULTICOUCHES - APPARTENANCE A UNE CLASSE
ClassesDifférence minimale entre les diamètresValeurs de conception (mm)
D'une pastille d'un trou d'insertion fini
D'une pastille d'un trou de connexion (via) et du trou percé
D'une fenêtre (autour d'un trou d'insertion ) et du trou fini
D'une fenêtre (autour d'un trou de connexion )(via) et du trou percé
La classe 6 est donnée à titre prospectifC = grand coté de la carte (mm)