Nous utilisons tous des appareils électroniques au quotidien. Leur fonctionnement commence souvent par les circuits imprimés. Pour créer des appareils fiables, une conception de circuits imprimés performante est essentielle.
La conception de circuits imprimés transforme les schémas électroniques en configurations physiques. Les ingénieurs utilisent des logiciels pour placer les composants et les pistes de cuivre. Ce processus définit le passage de l'électricité pour le bon fonctionnement des appareils.
Comprendre les bases de la conception est essentiel lors de l'achat de circuits imprimés. Examinons maintenant les décisions clés auxquelles vous serez confronté.
Simple ou double couche : quel type de circuit imprimé convient à votre projet ?
Le choix des couches de circuits imprimés peut être déroutant pour les débutants. Un mauvais choix peut rendre votre circuit complexe. Je l'ai appris à mes dépens lors de mon premier prototype.
Un circuit imprimé simple face utilise une couche de cuivre. Un circuit imprimé double couche est en cuivre des deux côtés. Les projets simples ne nécessitent qu'une seule couche. Les conceptions complexes nécessitent deux couches pour le croisement des pistes.
Décomposer le choix des couches
Pensez à trois aspects fondamentaux : complexité, espace et budget.
Complexité
- Une couche unique limite le routage. Les pistes s'évitent manuellement.
- Deux couches permettent un routage libre. Les chemins se croisent grâce à des vias entre les faces. Les appareils numériques ont besoin de cette liberté.
Gain de place
Les cartes monocouche sont plus grandes. Les composants sont dispersés pour gagner de la place sur les connexions. J'ai gaspillé de l'espace sur ma conception initiale de thermomètre. La double couche résout ce problème. Les composants s'empilent de manière dense.
Différences de coût
Voici une comparaison de prix :
| Caractéristiques | PCB monocouche | Circuit imprimé 2 couches |
|---|---|---|
| Matériau de base | Moins cher | Coût modéré |
| Temps de production | Plus rapide | Plus lent |
| Taux de défaillance | Plus élevé | Plus bas |
Votre budget est important. Mais évitez les économies. J'ai fait des économies en utilisant une seule couche dès le début. Plus tard, corriger les défauts coûte trois fois plus cher. Choisissez en fonction des besoins réels de votre projet.
Quel matériau pour PCB choisir ?
Les types de matériaux pour circuits imprimés ont un impact sur les performances. Un mauvais choix peut entraîner une surchauffe de votre appareil. J'ai détruit un capteur de cette façon. Ne répétez pas cette erreur.
Les matériaux standard incluent le FR-4 (fibre de verre) ou les circuits imprimés à noyau métallique. Le FR-4 convient à la plupart des utilisations générales. Les appareils haute puissance nécessitent des noyaux métalliques pour le refroidissement.
Décodage des options de matériaux
Le choix des matériaux prend en compte la chaleur, la résistance et les besoins électriques.
Choix des noyaux
Le FR-4 domine la production de circuits imprimés. Il est bon marché. Les variantes de circuits imprimés cuivrés fonctionnent également. Cependant, la chaleur extrême déforme le FR-4. Pour les pilotes de LED et les alimentations, des métaux comme l'aluminium conduisent mieux la chaleur.
Flexibilité vs. Rigidité
Les circuits imprimés rigides dominent l'électronique. La fabrication de circuits imprimés avec du FR-4 crée des fondations robustes. Les matériaux flexibles sont adaptés aux appareils portables. Tenez compte des besoins de pliage de votre appareil.
Équilibre coût-environnement
Le FR-4 résiste bien aux conditions normales. Les environnements difficiles nécessitent des options plus onéreuses. Les noyaux métalliques supportent les vibrations et les températures extrêmes. Comparez les coûts à la durée de vie de l'appareil. Mon projet de drone a planté avec des cartes standard. Des matériaux améliorés ont résolu le problème.
Vérifiez toujours les fournisseurs. Lorsque vous recherchez des circuits imprimés à vendre, précisez clairement vos besoins en matériaux de base. Cela évite les incompatibilités.
Quelle est l'épaisseur d'un circuit imprimé standard ?
L'épaisseur d'un circuit imprimé peut paraître mineure, mais elle affecte l'assemblage et la durabilité. J'ai déjà cassé des cartes en les forçant à entrer dans des emplacements étroits.
L'épaisseur typique d'un circuit imprimé est de 1,6 mm. Cependant, elle varie de 0,4 mm (flexible) à 3,2 mm (industriel). Vos spécifications de conception dictent le bon choix.
Explication des variables d'épaisseur
Trois facteurs influencent les besoins en épaisseur : l'application, les composants et la structure.
Nombre de couches
Plus de couches nécessitent des cartes plus épaisses. Mon amplificateur audio en avait six. Il atteignait 2,3 mm d'épaisseur. Les cartes monocouche restent fines. Les doubles couches font en moyenne 1,6 mm.
Exigences mécaniques
Les composants lourds sollicitent les cartes. Une épaisseur inférieure à 1,0 mm risque de se fissurer. Les engrenages industriels nécessitent plus de 2,0 mm. Vérifiez soigneusement la répartition du poids.
Normes industrielles
Voici les utilisations courantes :
| Épaisseur | Idéal pour | Limites |
|---|---|---|
| 0,4 mm-0,8 mm | Téléphones, montres connectées | Fragile, faible consommation |
| 1,6 mm | Appareils grand public | Standard |
| 3,0 mm et plus | Composants de serveur, outils électriques | Coûteux, routage limité |
Précisez toujours l'épaisseur lors de la conception des circuits imprimés. Évitez les rebuts de circuits imprimés dus à des erreurs de calcul.
Conclusion
La conception de circuits imprimés se concentre sur les couches, les matériaux et l'épaisseur. J'ai présenté les choix clés. Trouvez l'équilibre entre les besoins de votre projet et ces fondamentaux. Concevez intelligemment.
