La conception d’un PCB (circuit imprimé) multicouche peut être très compliquée. Le fait que la conception nécessite même l'utilisation de plus de deux couches signifie que le nombre requis de circuits ne pourra pas être installé uniquement sur les surfaces supérieure et inférieure. Même lorsque le circuit s'intègre dans les deux couches externes, le concepteur de PCB peut décider d'ajouter des couches d'alimentation et de masse en interne pour corriger les défauts de performances.

Des problèmes thermiques aux problèmes complexes EMI (interférence électromagnétique) ou ESD (décharge électrostatique), de nombreux facteurs différents peuvent conduire à des performances de circuit sous-optimales et doivent être résolus et éliminés. Cependant, même si votre première tâche en tant que concepteur est de corriger les problèmes électriques, il est tout aussi important de ne pas ignorer la configuration physique du circuit imprimé. Les cartes électriquement intactes peuvent encore se plier ou se tordre, rendant l'assemblage difficile, voire impossible. Heureusement, l'attention portée à la configuration physique du PCB pendant le cycle de conception minimisera les futurs problèmes d'assemblage. L’équilibre couche à couche est l’un des aspects clés d’un circuit imprimé mécaniquement stable.

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Empilement équilibré de PCB

L'empilement équilibré est un empilement dans lequel la surface de la couche et la structure transversale de la carte de circuit imprimé sont toutes deux raisonnablement symétriques. L'objectif est d'éliminer les zones susceptibles de se déformer lorsqu'elles sont soumises à des contraintes pendant le processus de production, notamment pendant la phase de laminage. Lorsque le circuit imprimé est déformé, il est difficile de le poser à plat pour l'assemblage. Cela est particulièrement vrai pour les circuits imprimés qui seront assemblés sur des lignes automatisées de montage et de placement en surface. Dans des cas extrêmes, la déformation peut même entraver l’assemblage du PCBA (assemblage de circuits imprimés) assemblé dans le produit final.

Les normes d'inspection d'IPC devraient empêcher les cartes les plus courbées d'atteindre votre équipement. Néanmoins, si le processus du fabricant de PCB n'est pas complètement hors de contrôle, la cause première de la plupart des courbures reste liée à la conception. Par conséquent, il est recommandé de vérifier minutieusement la disposition du PCB et de procéder aux ajustements nécessaires avant de passer votre première commande de prototype. Cela peut éviter de mauvais rendements.

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Section de circuit imprimé

Une raison courante liée à la conception est que la carte de circuit imprimé ne pourra pas atteindre une planéité acceptable car sa structure en coupe transversale est asymétrique par rapport à son centre. Par exemple, si une conception à 8 couches utilise 4 couches de signal ou si le cuivre au centre couvre des plans locaux relativement légers et 4 plans relativement solides en dessous, la contrainte d'un côté de l'empilement par rapport à l'autre peut provoquer après la gravure, lorsque le matériau est laminé par chauffage et pressage, l'ensemble du stratifié sera déformé.

Par conséquent, il est recommandé de concevoir la pile de manière à ce que le type de couche de cuivre (plan ou signal) soit reflété par rapport au centre. Dans la figure ci-dessous, les types supérieur et inférieur correspondent, L2-L7, L3-L6 et L4-L5. La couverture en cuivre sur toutes les couches de signal est probablement comparable, tandis que la couche planaire est principalement composée de cuivre coulé solide. Si tel est le cas, le circuit imprimé a de bonnes chances de former une surface plane et plane, idéale pour l'assemblage automatisé.

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Épaisseur de la couche diélectrique du PCB

C'est également une bonne habitude d'équilibrer l'épaisseur de la couche diélectrique de l'ensemble de l'empilement. Idéalement, l’épaisseur de chaque couche diélectrique devrait être reflétée de la même manière que le type de couche.

Lorsque l'épaisseur est différente, il peut être difficile d'obtenir un groupe de matériaux facile à fabriquer. Parfois, en raison de caractéristiques telles que les traces d'antenne, un empilement asymétrique peut être inévitable, car une très grande distance entre la trace d'antenne et son plan de référence peut être nécessaire, mais assurez-vous de tout explorer et d'épuiser avant de continuer. Autres options. Lorsqu'un espacement diélectrique inégal est requis, la plupart des fabricants demanderont d'assouplir ou d'abandonner complètement les tolérances d'arc et de torsion, et s'ils ne peuvent pas abandonner, ils peuvent même abandonner le travail. Ils ne veulent pas reconstruire plusieurs lots coûteux avec de faibles rendements, puis finalement obtenir suffisamment d'unités qualifiées pour répondre à la quantité de commande initiale.

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Problème d'épaisseur du PCB

Les arcs et les torsions sont les problèmes de qualité les plus courants. Lorsque votre pile est déséquilibrée, il existe une autre situation qui suscite parfois une controverse lors de l'inspection finale : l'épaisseur globale du PCB à différentes positions sur le circuit imprimé va changer. Cette situation est causée par des oublis de conception apparemment mineurs et est relativement rare, mais elle peut se produire si votre réseau présente toujours une couverture de cuivre inégale sur plusieurs couches au même endroit. On le voit généralement sur les cartes qui utilisent au moins 2 onces de cuivre et un nombre relativement élevé de couches. Ce qui s'est passé, c'est qu'une zone de la carte présentait une grande quantité de cuivre coulé, tandis que l'autre partie était relativement exempte de cuivre. Lorsque ces couches sont stratifiées ensemble, le côté contenant du cuivre est pressé jusqu'à obtenir une épaisseur, tandis que le côté sans cuivre ou sans cuivre est pressé.

La plupart des circuits imprimés utilisant une demi-once ou une once de cuivre ne seront pas beaucoup affectés, mais plus le cuivre est lourd, plus la perte d'épaisseur est importante. Par exemple, si vous avez 8 couches de 3 onces de cuivre, les zones avec une couverture de cuivre plus légère peuvent facilement tomber en dessous de la tolérance d'épaisseur totale. Pour éviter que cela ne se produise, veillez à verser le cuivre uniformément sur toute la surface de la couche. Si cela n'est pas pratique pour des raisons électriques ou de poids, ajoutez au moins quelques trous traversants plaqués sur la couche de cuivre léger et assurez-vous d'inclure des tampons pour les trous sur chaque couche. Ces structures trou/patin fourniront un support mécanique sur l’axe Y, réduisant ainsi la perte d’épaisseur.

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Sacrifier le succès

Même lors de la conception et de la disposition de PCB multicouches, vous devez prêter attention à la fois aux performances électriques et à la structure physique, même si vous devez faire des compromis sur ces deux aspects pour obtenir une conception globale pratique et réalisable. Lors de la pesée des différentes options, gardez à l'esprit que s'il est difficile ou impossible de remplir la pièce en raison de la déformation de l'arc et des formes tordues, une conception avec des caractéristiques électriques parfaites est de peu d'utilité. Équilibrez la pile et faites attention à la répartition du cuivre sur chaque couche. Ces étapes augmentent la possibilité d'obtenir enfin un circuit imprimé facile à assembler et à installer.