L'avènement des PCB multicouches
Historiquement, les cartes de circuits imprimés étaient principalement caractérisées par leur structure à une ou deux couches, ce qui imposait des contraintes sur leur adéquation aux applications haute fréquence en raison de la détérioration du signal et des interférences électromagnétiques (EMI). Néanmoins, l'introduction de cartes de circuits imprimés multicouches a entraîné des progrès notables en termes d'intégrité du signal, d'atténuation des interférences électromagnétiques (EMI) et de performances globales.
Les PCB multicouches (Figure 1) sont constitués de nombreuses couches conductrices séparées par des substrats isolants. Cette conception permet la transmission de signaux et de plans de puissance de manière sophistiquée.
Les cartes de circuits imprimés (PCB) multicouches se distinguent de leurs homologues à une ou deux couches par la présence d'au moins trois couches conductrices séparées par un matériau isolant, communément appelé couches diélectriques. L'interconnexion de ces couches est facilitée par des vias, qui sont de minuscules passages conducteurs facilitant la communication entre des couches distinctes. La conception complexe des PCB multicouches permet une plus grande concentration de composants et de circuits complexes, ce qui les rend essentiels pour une technologie de pointe.
Les PCB multicouches présentent généralement un degré élevé de rigidité en raison du défi inhérent à la réalisation de plusieurs couches dans une structure de PCB flexible. Les connexions électriques entre les couches sont établies grâce à l'utilisation de plusieurs types de vias (figure 2), notamment des vias borgnes et enterrés.
La configuration implique le placement de deux couches sur la surface pour établir une connexion entre le circuit imprimé (PCB) et l'environnement externe. En général, la densité des couches des cartes de circuits imprimés (PCB) est uniforme. Cela est principalement dû à la sensibilité des nombres impairs à des problèmes tels que la déformation.
Le nombre de couches varie généralement en fonction de l'application spécifique, se situant généralement entre quatre et douze couches.
En règle générale, la majorité des applications nécessitent un minimum de quatre et un maximum de huit couches. En revanche, les applications telles que les smartphones emploient majoritairement douze couches au total.
Principales applications
Les PCB multicouches sont utilisés dans une large gamme d'applications électroniques (Figure 3), notamment :
●L'électronique grand public, dans laquelle les PCB multicouches jouent un rôle fondamental en fournissant la puissance et les signaux nécessaires à une large gamme de produits tels que les smartphones, les tablettes, les consoles de jeux et les appareils portables. Les appareils électroniques élégants et portables dont nous dépendons quotidiennement sont attribués à leur conception compacte et à leur haute densité de composants.
●Dans le domaine des télécommunications, l'utilisation de PCB multicouches facilite la transmission fluide des signaux vocaux, de données et vidéo sur les réseaux, garantissant ainsi une communication fiable et efficace.
●Les systèmes de contrôle industriels dépendent fortement des cartes de circuits imprimés (PCB) multicouches en raison de leur capacité à gérer efficacement des systèmes de contrôle complexes, des mécanismes de surveillance et des procédures d'automatisation. Les panneaux de commande des machines, la robotique et l'automatisation industrielle en font leur système de support fondamental.
●Les PCB multicouches sont également pertinents pour les dispositifs médicaux, car ils sont essentiels pour garantir la précision, la fiabilité et la compacité. Les équipements de diagnostic, les systèmes de surveillance des patients et les dispositifs médicaux qui sauvent des vies sont considérablement influencés par leur rôle important.
Avantages et avantages
Les PCB multicouches offrent plusieurs avantages dans les applications haute fréquence, notamment :
●Intégrité du signal améliorée : les PCB multicouches facilitent le routage à impédance contrôlée, minimisant la distorsion du signal et garantissant une transmission fiable des signaux haute fréquence. Les interférences de signal plus faibles des cartes de circuits imprimés multicouches se traduisent par des performances, une vitesse et une fiabilité améliorées.
●Réduction des EMI : en utilisant des plans de masse et d'alimentation dédiés, les PCB multicouches suppriment efficacement les EMI, améliorant ainsi la fiabilité du système et minimisant les interférences avec les circuits voisins.
●Conception compacte : avec la capacité d'accueillir davantage de composants et des schémas de routage complexes, les PCB multicouches permettent des conceptions compactes, cruciales pour les applications à espace limité telles que les appareils mobiles et les systèmes aérospatiaux.
●Gestion thermique améliorée : les PCB multicouches offrent une dissipation thermique efficace grâce à l'intégration de vias thermiques et de couches de cuivre stratégiquement placées, améliorant ainsi la fiabilité et la durée de vie des composants haute puissance.
● Flexibilité de conception : la polyvalence des PCB multicouches permet une plus grande flexibilité de conception, permettant aux ingénieurs d'optimiser les paramètres de performances tels que l'adaptation d'impédance, le délai de propagation du signal et la distribution d'énergie.