Quels sont les différents types de circuits imprimés
Généralement, les cartes de circuits imprimés (PCB) sont classées en fonction du nombre de couches, du type de substrat et de la fréquence. Les PCB sont divisés en PCB simple face, PCB double face et PCB multicouche selon le matériau. Dans le même temps, le PCB peut également être divisé en PCB rigide, PCB flexible et PCB rigide-flex en fonction du matériau.
PCB simple face
Le PCB simple face est le type le plus simple de carte de circuit imprimé. La figure ci-dessous montre la structure d'un PCB simple face. Les couches bleue, jaune et verte sont respectivement le substrat, la couche de cuivre conductrice et le masque de soudure. Dans le PCB simple face, un seul côté du substrat est recouvert d'une couche de cuivre, et ce côté est l'endroit où les composants sont connectés électriquement. Le circuit imprimé simple face est économique et facile à fabriquer. Mais il a de nombreuses restrictions sur la conception du circuit car les chemins conducteurs ne peuvent pas se croiser ou se chevaucher. Par conséquent, le PCB simple face actuel n'est utilisé que pour des circuits simples tels que des jouets électroniques, des calculatrices, etc.
Figure 1 : La structure du PCB simple face
PCB double face
Contrairement au PCB simple face, le circuit imprimé double face comporte des couches de cuivre des deux côtés du substrat. Pendant ce temps, les composants peuvent être attachés des deux côtés. Les technologies de montage traversant et de montage en surface sont largement utilisées pour établir des connexions de circuit des deux côtés.
Figure 2 : La structure du PCB double face
Les trous métallisés (PTH) dans le PCB double face agir comme un pont. Les parois des trous traversants métallisés sont généralement recouvertes de cuivre par un processus d'électrolyse pour connecter électriquement les circuits d'un côté à l'autre côté. En raison de la densité de circuit accrue du PCB double face, le PCB double face convient aux circuits plus complexes. Comparé à un circuit imprimé simple face, il est flexible et compact. Diverses applications telles que la surveillance de l'alimentation et les amplificateurs utilisent le PCB double face.
Figure 3 : Trous traversants plaqués (PTH) sur le PCB double face
PCB multicouche
Le PCB multicouche est composé de plus de 2 couches conductrices, dont deux sur les surfaces extérieures et les couches restantes sont intégrées dans des couches isolantes. Entre chaque 2 couches se trouve le préimprégné, qui est une couche diélectrique et peut être rendu très mince. Le nombre de couches dans le PCB représente le nombre de couches de cuivre conductrices indépendantes. Généralement, les couches supérieure et inférieure sont des PCB simple face et les couches internes sont des PCB double face, qui sont toutes stratifiées ensemble sous haute température et pression pour former une seule carte. Par rapport aux circuits imprimés simple face et double face, les circuits imprimés multicouches conviennent aux circuits à grande vitesse tels que les téléphones portables et les ordinateurs portables, et sont plus flexibles et compacts. La figure ci-dessous est un exemple de PCB à 6 couches.
Figure 4 : Le PCB à 6 couches
En ce qui concerne la connexion électrique entre les différentes couches, elle est généralement réalisée par des vias : trous métallisés(PTH), vias borgnes et vias enterrés. Les trous traversants plaqués (PTH) accèdent à toutes les couches du circuit imprimé multicouche de haut en bas. Les vias aveugles connectent l'une ou l'autre des couches les plus externes du PCB avec les couches internes adjacentes. Les vias enterrés qui ne sont pas visibles de l'extérieur se connectent simplement entre les couches du circuit interne.
Figure 5 : Les vias
PCB rigide
Les matériaux de substrat du PCB rigide sont des matériaux solides tels que la fibre de verre, qui ne peuvent pas être pliés ou pliés. Le PCB rigide peut être n'importe quel PCB simple face, double face ou multicouche, selon les besoins. Les principaux avantages incluent un faible bruit électronique et une absorption des vibrations. Mais les PCB rigides ne peuvent pas être modifiés ou changés une fois qu'ils sont fabriqués. Les applications incluent les ordinateurs portables, les capteurs de température, les équipements GPS, etc.
Figure 6 : Le PCB rigide
PCB flexible
Contrairement aux PCB rigides, les PCB flexibles sont généralement composés d'une feuille de cuivre laminé recuit (RA) et d'un film plastique flexible. Il permet à la carte de circuit imprimé de s'adapter à une forme dans laquelle la carte de circuit imprimé rigide ne peut pas être tournée ou déplacée pendant l'utilisation sans endommager le circuit sur la carte de circuit imprimé. Le PCB flexible permet d'économiser des coûts et beaucoup d'espace et réduit considérablement le poids de la carte et la taille du produit d'application. En d'autres termes, c'est un choix idéal pour une variété d'applications qui nécessitent une densité de trace de signal élevée. Le PCB flexible peut être n'importe quel PCB simple face, double face ou multicouche, selon les besoins. Les applications des circuits imprimés flexibles comprennent des produits électroniques complexes, la fabrication de diodes électroluminescentes organiques (OLED), la fabrication d'écrans LCD, etc.
Figure 7 : PCB flexible
PCB Rigid-Flex
Rigid-flex PCB est une combinaison de la carte de circuit imprimé rigide et la carte de circuit imprimé flexible après pressage et autres processus. Dans les PCB rigides-flexibles, les interconnexions entre les cartes de circuits imprimés rigides sont les parties flexibles de la carte. Par conséquent, ce type de panneau peut être plié ou plié en continu et est généralement formé en une forme incurvée pendant le processus de fabrication. Le circuit imprimé rigide-flexible peut être utilisé pour les produits ayant des exigences particulières car il possède à la fois des zones rigides et flexibles, ce qui peut économiser l'espace interne et le volume du produit et améliorer les performances du produit, telles qu'une plus grande fiabilité de connexion. Cependant, les PCB rigides-flexibles nécessitent plusieurs processus de production, ce qui entraîne un faible taux de rendement, un cycle de production relativement long et un prix élevé. Les applications des PCB rigides-flexibles sont principalement dans les domaines médical, électronique grand public et aérospatial.
Figure 8 : PCB rigide-flex
PCB haute fréquence
En tant que carte de circuit imprimé spéciale, la carte PCB haute fréquence offre une gamme haute fréquence de 500MHz à 2GHz. Il fournit des débits de signal plus rapides, ce qui convient aux conceptions à grande vitesse. Il a des exigences très élevées pour diverses propriétés physiques, la précision et les paramètres techniques. Premièrement, le matériau de substrat du PCB haute fréquence doit avoir les caractéristiques de résistance à la chaleur, de résistance chimique et de bonne résistance aux chocs. Deuxièmement, le facteur de dissipation (Df) de la carte doit être faible, ce qui affecte principalement la qualité de transmission du signal. Plus le facteur de dissipation est petit, plus la perte de signal est faible. De plus, la constante diélectrique (Dk) de la carte doit être petite et stable car le taux de transmission du signal est inversement proportionnel à la racine carrée de la constante diélectrique du matériau. En d'autres termes, la constante diélectrique élevée est susceptible de provoquer des retards de transmission du signal. Le substrat de PCB haute fréquence doit également avoir une faible caractéristique d'absorption d'eau car l'absorption entraînera une perte à la fois du facteur de dissipation et de la constante diélectrique lorsque la carte devient humide. Les PCB haute fréquence sont souvent utilisés dans les systèmes anticollision (CAS), les systèmes satellites, les systèmes radio, les applications mobiles, etc.
Figure 9 : PCB haute fréquence
Référence:
https://www.twistedtraces.com/blog/learn-about-different-types-of-pcbs-and-their-advantages
https://www.elprocus.com/different-types-printed-circuit-boards/
https://worldsway.com/different-types-of-pcbs/
https://www.altium.com/documentation/altium-designer/the-board-ad?version=18.1
https://www.theengineeringprojects.com/2018/03/multilayer-pcb.html
https://www.7pcb.com/blog/micro-via-vertical-interconnect-access-via.php
https://www.pcbway.com/pcb_prototype/What_is_Flexible_PCB.html