Ne laissez pas des problèmes de marquage gâcher votre conception de circuit imprimé

Les rétroprojecteurs sont des appareils technologiques qui peuvent souvent être très complexes à utiliser. Vous organisez une soirée cinéma avec un vieux rétroprojecteur et de délicieux pop-corn, mais vous n'arrivez pas à trouver un endroit où l'image projetée n'est pas déformée ; vous essayez de donner une présentation importante à vos collègues et à vos supérieurs hiérarchiques, mais vous vous rendez compte que le rétroprojecteur a écrasé toutes vos images et tous vos graphiques ; vous essayez de donner un cours, et vous découvrez que le rétroprojecteur ne projette que des images en noir et blanc... Toutes ces heures passées à essayer de faire tenir des éléments sur la diapositive semblent être perdues, car l'image projetée est totalement ridicule. Être capable de contrôler l'alignement du rétroprojecteur et son affichage pourrait résoudre un grand nombre de ces situations stressantes.

Lorsque vos circuits imprimés sont fabriqués, des alignements optiques similaires ont lieu. Ceux-ci font partie du processus de lithographie qui consiste à déposer des couches avec motifs lors du développement du circuit imprimé. Ne subissez pas les effets d'une diapositive déformée, et encore moins les effets d'un défaut d'alignement des composants dans votre conception de circuit imprimé. Apprenez comment préparer votre processus de lithographie correctement, et aussi à comprendre les facteurs qui peuvent l'affecter et provoquer des défauts.

Comment la fabrication d’un circuit imprimé peut-elle être affectée par la lithographie ?

Les processus de gravure et de galvanoplastie utilisés dans la fabrication des circuits imprimés ne sont pas très directionnels. Sans un revêtement de protection avec motifs sur la carte, tous les composants seraient gravés, plaqués ou recouverts sans aucune distinction. Le motif protecteur peut être un pochoir métallique, une feuille de polyamide ou un vernis épargne. Le processus de fabrication impose le matériau le plus approprié : vous ne voudriez pas utiliser un pochoir métallique lors de la gravure par exemple, car le pochoir s'abîmerait et deviendrait inutilisable après seulement quelques cartes.

Les vernis épargne sont sensibles à la lumière (ou pour les personnes du métier, photosensibles), à des longueurs d'onde spécifiques, des rayons UV généralement. Un processus de photolithographie est utilisé pour exposer des zones spécifiques à la lumière, afin que le vernis sur ces zones puisse sécher ou durcir. Le reste est éliminé, ne laissant que des zones spécifiques propres pour l'étape suivante du processus. Le masque (tel un pochoir pour lumière), utilisé pour contrôler les zones qui sont calquées, doit être aligné avec la source de lumière et le circuit imprimé pour garantir que vous n'aurez pas de mauvaises surprises comme avec l'écran du rétroprojecteur. Sinon, vous commencerez à identifier certains défauts dans la lithographie.

Sources des défauts de lithographie

Il est possible que vous ne puissiez jamais résoudre l'alignement sur le projecteur - certaines choses restent hors de votre contrôle. Cependant, vous pouvez garder une trace des sources potentielles de défauts de lithographie et planifier en conséquence. En voici quelques-unes à garder à l'esprit :

Les ombres: avec un peu de chance, si votre fabricant garde le milieu propre, vous ne serez probablement jamais confronté à ce souci. Cependant, il arrive parfois que des particules tombent sur le masque et créent des ombres alors que la lumière devrait sécher le vernis. C'est comme si vous mettiez une chaise devant un rétroprojecteur qui cacherait une petite partie de l'image. Cela signifie que certaines zones ne durciront pas comme il faudrait et seront donc gravées lors des prochaines étapes du processus.

Les problèmes liés à la dose et à l'exposition: la « dose » de lumière à laquelle le vernis est exposé est calculée comme une intégrale. Il s'agit de l'intensité de la lumière par rapport à la durée totale d'exposition. Si la synchronisation est inadéquate ou la lumière trop faible, il se peut que le vernis n'obtienne pas la dose requise pour durcir complètement. Parfois, la source de lumière n'est pas uniforme, ce qui rend le séchage du vernis également irrégulier. Les résultats dans ce cas varient. Il se peut que vous n'ayez pas de problèmes si la gravure ou l'étape de placage est rapide et que votre fabricant a un vernis robuste. Ou alors, il est possible que le vernis commence à s'effriter lors de l'étape suivante et qu'une petite partie de la carte commence à être exposée.

Les ratios d'aspect: le léger défaut d'alignement angulaire de la lumière, du masque ou du circuit imprimé est un problème fréquent. C'est le même principe qu'un rétroprojecteur orienté avec un mauvais angle, affichant les diapositives avec la largeur du haut différente de celle du bas. Sur votre circuit imprimé, cela signifie que le vernis sera appliqué avec un rapport d'aspect incorrect (la largeur du trou contre l'épaisseur du pochoir). Lorsque la carte est terminée, le risque d'avoir des brasures de mauvaise qualité est plus élevé, ce qui aboutit souvent à des circuits ouverts. Si la carte n'est pas séchée correctement, vous aurez peut-être des rétrécissements, des expansions et des déformations à des degrés différents sur vos couches internes et externes, ce qui peut provoquer des problèmes de rapport d'aspects également. Ce n'est pas seulement valable pour la photolithographie et peut entraîner une déformation de votre carte ultérieurement. Ce phénomène de rétrécissements et d'expansions est souvent lié à un décalage du coefficient de dilatation thermique, qui est aussi affecté par la taille globale du circuit imprimé. En effet, les grandes cartes sont plus souvent exposées à ces problèmes.

L'alignement: le défaut d'alignement peut aussi être une transposition horizontale ou verticale, où les motifs sont posés à quelques millimètres ou moins de là où ils devraient être. Au fur et à mesure que les tailles des éléments diminuent, de petits défauts d'alignement ont de plus grands impacts, car il est plus facile de passer à côté d'une pastille de soudure ou d'un via. Avec des tolérances qui ne cessent de diminuer, assurez-vous que votre fabricant peut produire et réaliser l'alignement avec des éléments assez petits pour qu'ils correspondent aux spécifications de votre carte.

La tolérance: la tolérance a un rôle capital et mérite donc une remarque supplémentaire. La tolérance qui affecte la taille d'un élément dépend de votre processus. Certains agents de gravure ont tendance à déborder sur des zones que vous devez protéger, vous devez donc concevoir votre masque en tenant compte de ce problème. L'utilisation d'un pochoir pour une couche de peinture ou de sérigraphie sera préférable.

Tout comme pour votre présentation, de nombreux facteurs peuvent affecter votre processus de fabrication de circuits imprimés. La taille et la position de vos éléments auront une influence sur la tolérance : de toutes petites pastilles très proches les unes des autres vous donneront une marge de manœuvre très restreinte. Certaines gravures sont directionnelles et requièrent une couche de vernis plus épaisse ou une meilleure tolérance dans la direction x ou y. La solution dans ce cas est de travailler en étroite collaboration avec votre fabricant pour vous assurer que vous comprenez les limites et les exigences des procédés qui seront utilisés pour la fabrication de vos circuits imprimés. Organiser votre conception en fonction des capacités de fabrication vous évitera de nombreuses frustrations ultérieurement.

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