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Auteur(s)
-
Eric CADALEN : Ingénieur matériaux de la microélectronique, service technologie, THALES Microelectronics
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Lire l’articleINTRODUCTION
L’aptitude d’un circuit imprimé à être fabriqué dans des conditions industrielles dépend principalement de la manière dont il a été conçu. Le coût de sa réalisation, les rendements, la qualité du produit terminé sont proportionnels à la qualité du design.
Le concepteur de circuits imprimés aura la satisfaction d’obtenir de bons résultats, s’il tient compte des impératifs de fabrication, ce qui signifie qu’il devra avoir une bonne connaissance des procédés, des différentes méthodes, des équipements et, bien sûr, du personnel nécessaire à la construction du produit.
La dérive peut être rapide, et l’on rencontre souvent le cas de circuits non réalisables industriellement car leurs caractéristiques mécaniques sont en dehors des limites du savoir-faire de la plupart des fabricants. Bien sûr, on trouvera la parade pour néanmoins obtenir le produit terminé, mais à quel prix ?
L’un des objectifs de ce document est de faire prendre conscience au concepteur des avantages qu’il peut apporter à sa société, s’il tient compte des difficultés qu’aura un fabricant lors de la réalisation du circuit imprimé.
Avant de commencer tout travail, le concepteur doit se poser certaines questions telles que :
-
quelles sont les fonctions que le circuit imprimé devra remplir ? ;
-
quels types de composants y seront implantés (traversants, composants montés en surface, actifs, non actifs, etc.) ? ;
-
les lignes devront-elles avoir une impédance déterminée et tolérancée ? ;
-
la technologie du futur circuit imprimé nécessitera-t-elle des blindages par des lignes reliées à la masse, afin d’éviter les problèmes éventuels de diaphonie ? ;
-
la vitesse de propagation des signaux est-elle imposée, ainsi que les pertes diélectriques ? ;
-
quelle sera la quantité de circuits à réaliser ? ;
-
où seront fabriqués les produits ? Quel est le niveau de « savoir-faire » du manufacturier ?
Déjà, à partir des réponses fournies, on verra apparaître des éléments qui détermineront, plus tard, la construction du circuit, tels que :
-
le matériau de base ;
-
le format détouré du circuit imprimé ;
-
la grille de perçage ;
-
le diamètre des trous des composants et des vias (sans composants).
C’est à partir du composant que l’on doit implanter sur le circuit que l’on va concevoir progressivement le produit, car déjà le diamètre du trou est imposé au concepteur [composant traditionnel ou composant monté en surface (CMS)], puis celui de la pastille qui va recevoir ce trou, ce qui déterminera la largeur des pistes, leur espacement et leur nombre possible à placer entre deux pastilles.
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- Version courante de nov. 2013 par Eric CADALEN
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8. Perspectives
L’objectif des évolutions est d’améliorer la fiabilité et/ou les performances électriques et thermiques.
8.1 Matériaux
Il existe de nombreuses possibilités de classification de matériaux. Les caractéristiques de base ont été listées au paragraphe 1.2 avec les matériaux usuels. Ces caractéristiques peuvent être détaillées et, en fonction des objectifs, on peut citer les suivantes :
-
objectif de fiabilité :
-
coefficient thermique d’expansion CTE suivant les axes x, y, z à réduire,
-
inflammabilité (suivant norme UL 94),
-
résistance chimique,
-
résistance à la flexion,
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tenue en température (température de transition vitreuse),
-
résistance à l’humidité,
-
résistance au pelage du cuivre sur le diélectrique ;
-
-
objectif de performances électriques :
-
constante diélectrique pour applications à haute fréquence,
-
facteur de dissipation pour applications à haute fréquence,
-
tension de claquage pour applications de puissance,
-
rigidité diélectrique pour applications de puissance.
-
-
objectif de performances thermiques :
-
coefficient de conductivité thermique,
-
chaleur spécifique,
-
température maximum d’utilisation en continu.
-
Ces propriétés peuvent être appliquées aux diélectriques et préimprégnés pour dégager les avantages et inconvénients des matériaux existants et avoir une référence pour les évolutions à venir.
un cas d’utilisation chez Thales de circuits imprimés pour applications hyperfréquences...
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NORMES
-
Acceptability of printed boards. - A-600F -
-
Specification for high density interconnect (HDI) & microvia material. - 4104 -
-
Design guide for high density interconnects (HDI) & microvias. - 2315 -
-
Sectional design standard on rigid organic printed boards. - 2222 -
-
Generic standard on printed board design. - 2221A -
-
Implementation of ball grid array & other high density technology. - J-STD-013 -
-
Tests of flammability of plastic materials for parts in devices and appliances. - UL 94 -
ANNEXES
(liste non exhaustive)
FLO/PCB
Logiciel de la compagnie Flomerics permettant de faire une simulation thermique d’un circuit imprimé comprenant des composants (et leur modèle thermique issu de la bibliothèque JEDEC) et d’optimiser la conception thermique par ajout de vias thermiques, plaques de cuivre, etc.
GC-Prevue
Logiciel gratuit de la compagnie GraphiCode permettant de lire des fichiers gerber. Le format gerber, connu aussi sous le nom de RS-274, est un format standard dans l’industrie pour décrire un circuit imprimé. Ce format est le support des masques utilisés en photolithographie. Le circuit imprimé est ainsi décrit par un fichier gerber pour chaque couche et un fichier comprenant les positions de perçage.
sPlan
Logiciel dédié à la conception de schémas électriques, de diagrammes et schémas électroniques.
http://www.abacom-online.de/html/splan.html
Sprint-Layout
Logiciel dédié au tracé de circuits imprimés permettant de générer des fichiers au format gerber.
http://www.abacom-online.de/html/sprint-layout.html
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Directive européenne...
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