carte de circuit imprimé

Une carte de circuit imprimé (PCB) est un substrat laminé, généralement en résine époxy renforcée de fibre de verre (qualité FR-4), sur lequel des conducteurs en cuivre sont gravés ou plaqués pour former des circuits électriques. Des composants tels que des résistances, des condensateurs, des circuits intégrés et des connecteurs sont soudés à la surface de la carte ou insérés dans des trous percés. Les pistes de cuivre remplacent les faisceaux de câblage manuels qui connectaient autrefois les composants discrets ; la carte elle-même devient le schéma de câblage matérialisé.

Les PCB existent en configurations monocouche, double couche et multicouche. Une carte simple face n'a du cuivre que sur une seule face ; les cartes double face utilisent les deux surfaces. Les cartes multicouches empilent quatre, six, huit couches de cuivre ou plus, séparées par un diélectrique isolant, permettant un routage dense des signaux et une distribution de puissance. La largeur, l'espacement et l'épaisseur des pistes sont spécifiés en millièmes de pouce ou en micromètres ; les pistes plus fines transportent moins de courant et occupent moins d'espace, mais les géométries plus fines exigent une fabrication plus précise. Des trous de via, percés et plaqués à travers la carte, connectent les pistes sur différentes couches.

Fabrication et défauts

Les PCB sont fabriqués par photolithographie : un revêtement de photorésist est exposé à travers un masque de film, développé pour éliminer la résine indésirable, et le cuivre exposé est gravé chimiquement ou électrochimiquement. Le cuivre restant forme le circuit. Le placement des composants est effectué par des machines de placement qui positionnent les broches ou les pastilles de montage en surface avec une précision de l'ordre du micron. Le soudage a lieu dans un four de refusion (pour les composants montés en surface) ou une machine à souder à la vague (pour les composants traversants), où la soudure fond et refroidit pour former des joints permanents.

Les défauts courants comprennent les soudures froides, où une chaleur insuffisante crée une connexion électrique faible ; les pastilles décollées, où le cuivre plaqué se sépare du substrat ; les ruptures de piste dues à un stress mécanique ou à une erreur de fabrication ; et les ponts de soudure, où un excès de soudure court-circuite des pistes adjacentes. Le gauchissement se produit lorsque le stratifié absorbe l'humidité et gonfle de manière inégale ; les vias peuvent se fracturer si les pistes subissent des cycles thermiques répétés. L'inspection est effectuée optiquement, électriquement (testeurs à sondes volantes) ou par rayons X pour détecter les vides internes et les défauts cachés.

Le terme « imprimé » reflète le processus d'impression sérigraphique original utilisé pour appliquer le masque de soudure et les étiquettes des composants, bien que la photolithographie moderne ne soit pas vraiment de l'impression. Les PCB sont fondamentaux pour presque tous les appareils électroniques : les commandes industrielles, les instruments médicaux, les systèmes automobiles, les équipements de télécommunications et l'électronique grand public dépendent tous d'une conception et d'une fabrication de cartes fiables. Les tolérances, la sélection des matériaux et le nombre de couches sont choisis pour correspondre aux exigences électriques et aux conditions environnementales de chaque application.