LE PROCESSUS DE FABRICATION DES PCB MULTICOUCHES

Chris Carlson
|  Created: February 7, 2017  |  Updated: January 5, 2021

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L'empilage incorrect des couches constitue l'une des erreurs les plus courantes lors du processus de fabrication de PCB. Si l'empilage n'est pas vérifié, le processus tout entier peut échouer. Le procédé d'assemblage d'un circuit imprimé peut fonctionner du point de vue de la continuité électrique. Il peut même passer une inspection électrique avec succès. Cependant, lorsque l'ordre des couches de signal par rapport au plan d'alimentation et la proximité réciproque des couches jouent un rôle déterminant, les défaillances se produiront au niveau de l'assemblage fonctionnel final.

INTRODUCTION

Afin de garantir que le fabricant dispose des informations nécessaires pour empiler les couches correctement et effectuer une inspection visuelle post-processus, la conception elle-même doit inclure les détails pertinents relatifs à la géométrie du cuivre. Il incombe au concepteur du PCB rigide-flex d'inclure ces éléments en cuivre dans la conception.

Le fait d'inclure durant la conception les éléments en cuivre adéquats dans les données de fabrication fournit une excellente garantie que les couches seront empilées dans la séquence correcte. De plus, ces éléments en cuivre offrent un mécanisme d'inspection pour l'assemblage final, lorsque le circuit doit passer l’inspection d'assurance qualité et qu'il a reçu le feu vert pour être envoyé à l'atelier de fabrication.

IDENTIFICATION DES COUCHES

Le premier élément ajouté au cuivre sur chaque couche permet d'identifier l'ordre de la couche par rapport à toutes les autres couches. Chaque couche est identifiée par un numéro gravé directement dans le cuivre, qui indique sa position dans l'empilage de couches. Il ne suffit pas de placer les numéros de couche en dehors du contour de la carte pour indiquer la couche de destination du tracé de pistes. Le numéro de la couche doit être inscrit à l'intérieur de la surface de la carte finie.

Certains fabricants exigeront aussi que le numéro de la couche opposée secondaire soit imprimé en miroir. Le numéro de la couche doit être situé à proximité du bord de la carte afin de ne pas interférer avec les propriétés électriques du circuit. Cela peut consister en un numéro unique sur chaque couche.

Cependant, les numéros ne peuvent pas être empilés les uns sur les autres. Ils doivent tous être clairement visibles lorsqu'ils sont visualisés à travers tous les tracés de vérification quand ceux-ci sont empilés les uns sur les autres.

Pour les rendre encore plus faciles à identifier, les numéros de couche sont souvent placés à l'intérieur d'une boîte rectangulaire. Les masques de soudure et les informations sérigraphiées doivent être retirées de la zone autour des numéros de couche, afin de faciliter la visualisation des numéros par transparence à travers le circuit imprimé fini, avec une source de lumière d'inspection placée à l'arrière de l'assemblage. Les numéros de couche indiqueront alors que toutes les couches sont présentes. De plus, ils permettent aussi d'indiquer au fabricant la couche de destination du tracé.

Les numéros de couche ne doivent pas être reliés à des éléments en cuivre, tels que des plans d’alimentation ou des polygones, sur aucune couche. Si nécessaire, les plans d’alimentation et les polygones doivent être indentés aux endroits où les numéros de couche sont tracés pour augmenter l'espacement à au moins 0,010" entre les éléments du plan ou du polygone et les numéros de couche.

Figure 1 : Les numéros de couche sont gravés dans la géométrie de cuivre de chaque couche du PCB multicouche.

Figure 1 : Figure 1 : Les numéros de couche sont gravés dans la géométrie de cuivre de chaque couche du PCB multicouche

Figure 2 : Numéros de couche avec le retrait du masque de soudure pour faciliter l'inspection visuelle lors du processus de fabrication de PCB multicouches.

Figure 2 : Numéros de couche avec le retrait du masque de soudure pour faciliter l'inspection visuelle lors du processus de fabrication de PCB multicouches.

BANDES D'EMPILAGE ET PISTES D'ESSAI

Les bandes d'empilage sont des éléments en cuivre qui sont placés sur le bord du PCB, pour faciliter les inspections visuelles de l'ordre des couches. La géométrie doit dépasser le bord du PCB afin d'exposer le cuivre lorsque la carte est sortie du panneau. En observant les bandes d'empilage sur le bord du PCB fini, la bonne géométrie d'empilage sera visible. La bande d'empilage mesure 50 mils de large par 200 mils de long sur la couche 1, et 100 mils de plus sur chaque couche suivante.

L'objectif de la piste de test est de vérifier l'épaisseur et la largeur du cuivre post-gravure sur chaque couche de l'empilement. Les pistes de test font 50 mils de long sur 5 mils de large et doivent dépasser le bord de la carte afin d'exposer le cuivre lorsque le PCB est acheminé hors du panneau. La vue de bord d'une piste de test peut être mesurée avec un microscope d'inspection. Cette caractéristique est primordiale lorsque la géométrie est déterminée par l'impédance.

Tout comme les numéros de couche, les bandes d'empilage et les pistes d'essai ne doivent pas toucher les éléments en cuivre, tels que les plans ou les polygones d'alimentation, quelle que soit la couche. Elles doivent donc être mises en retrait pour avoir un espacement d'au moins 0,254 mm entre les contours des plans ou polygones et les bandes d'empilage et les pistes d'essai.

Figure 3 : Exemple de PCB multicouches - Vue latérale des bandes d'empilage et des pistes d'essai.

Figure 3 : Exemple de PCB multicouches - Vue latérale des bandes d'empilage et des pistes d'essai.

Figure 4 : Les dimensions des bandes d'empilage et les pistes d'essai telles qu'elles ont été tracées sur les couches du film lors du processus de fabrication du PCB.

Figure 4 : Les dimensions des bandes d'empilage et les pistes d'essai telles qu'elles ont été tracées sur les couches du film lors du processus de fabrication du PCB.

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Figure 5 : Vue latérale des bandes d'empilage et des pistes d'essai dans un PCB multicouche.

(Alt Text: Figure 5 : Vue latérale des bandes d'empilage et des pistes d'essai dans un PCB multicouche.)

CONCLUSION

Vous pouvez être très confiant dans votre empilage de couches si vous utilisez correctement les numéros de couches et les bandes d'empilage. Ces éléments sont conçus dans l'assemblage et le processus de fabrication du PCB multicouche dès les premiers stades de la conception. Vous devez tenir compte de la surface occupée et de l'espace d'isolement électrique nécessaire durant les phases de planification du routage d'un circuit imprimé.

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Ingénieur principal des applications de terrain
Chris Carlson a rejoint Altium en août 2007 et apporte avec lui son expérience en électronique de puissance, acquisition de données et commandes. Chris a obtenu son baccalauréat en sciences près l’Université d'État de l'Oregon en 1993
et ​​a travaillé comme ingénieur de conception dans les industries biomédicale, des commandes industrielles, des moteurs et de la défense.


 

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