Le circuit imprimé assure les connexions électriques des composants électroniques. Son histoire remonte à plus de 100 ans ; sa conception repose principalement sur la conception de la topologie. Son principal avantage réside dans la réduction considérable des erreurs de câblage et d'assemblage, ainsi que dans l'amélioration du niveau d'automatisation et de la productivité.

Composant électronique essentiel, le circuit imprimé est le support des composants électroniques. En raison de son rôle essentiel dans le domaine des composants électroniques, il est souvent qualifié de « porte-avions électronique ».

Aujourd'hui, les produits de communication, les ordinateurs et presque tous les autres produits électroniques utilisent des circuits imprimés. Le développement et l'amélioration de la technologie des circuits imprimés ont créé les conditions propices à l'invention qui a révolutionné le monde : l'avènement des circuits intégrés[^3]. Avec le développement des sciences et des technologies, les circuits imprimés sont largement utilisés dans les domaines militaire, des communications, médical, de l'énergie électrique, de l'automobile, du contrôle industriel, des smartphones, des objets connectés et d'autres domaines de haute technologie.

Comment le circuit imprimé a-t-il été inventé ?

L'inventeur du circuit imprimé est Paul Eisler, originaire d'Autriche. Ingénieur électricien, il a étudié les technologies de l'impression. Pour fabriquer le circuit imprimé, il a dessiné le schéma électronique en imitant la méthode de fabrication des plaques utilisée dans l'industrie de l'impression, puis l'a gravé sur une plaque isolante en feuille de cuivre. La feuille de cuivre superflue a été retirée, ne laissant que le circuit conducteur. Ainsi, les composants électroniques étaient connectés via le circuit formé par la feuille de cuivre. En 1936, Eisler a réussi à assembler une radio grâce à cette méthode.

L'invention d'Eisler était appréciée par l'armée américaine, et le circuit imprimé a donc été utilisé pour la première fois dans la fusée de proximité. La fusée de proximité est un dispositif radio inventé par le physicien américain Van Allen pendant la Seconde Guerre mondiale. Elle est installée sur les obus antiaériens et émet des ondes radio lorsqu'elle est utilisée. Tant que la cible entre dans la zone de tir, les ondes radio réfléchies peuvent faire exploser les obus. Cette fusée nécessite l'intégration de nombreux composants électroniques dans un appareil compact ; un circuit imprimé est donc utilisé. Les obus antiaériens équipés de fusées de proximité utilisés par les Alliés ont infligé un coup dévastateur aux avions allemands, et les circuits imprimés sont depuis devenus célèbres dans le monde entier.

Pourquoi les circuits imprimés sont-ils si importants ?

L'avantage des circuits imprimés est qu'ils évitent les soudures répétées sur la carte, éliminant ainsi de nombreuses opérations de câblage manuel complexes. Ils permettent également d'atteindre une grande précision, améliorant ainsi considérablement l'efficacité de la production, la stabilité et la marge bénéficiaire. L'industrie de l'impression permet de réduire les grandes images pour fabriquer des plaques, et les circuits imprimés peuvent également réduire les schémas de circuits électroniques pour fabriquer des plaques, préparant ainsi les conditions de production de circuits intégrés. Aujourd'hui, tous les ordinateurs et produits électroniques utilisent des circuits imprimés.

Les circuits imprimés sont des circuits électroniques qui relient les composants électroniques entre eux par gravure ou par impression de motifs conducteurs photosensibles sur un substrat isolant. Un traceur automatique permet déjà de dessiner rapidement des motifs conducteurs directement sur une plaque de verre pour la fabrication des plaques, puis de les imprimer. Les circuits imprimés simplifient la production en série d'équipements électroniques, garantissant des performances constantes, une qualité stable et une structure compacte. Sans le procédé des circuits imprimés, les équipements électroniques n'auraient pas connu de tels progrès depuis les années 1950.

Les circuits imprimés ont une histoire de plus de 60 ans depuis leur invention. L'histoire montre que sans ces circuits imprimés et ces circuits électroniques, l'aviation, les transports, l'énergie atomique, les ordinateurs, l'aérospatiale, les communications, l'électroménager, etc., rien de tout cela ne serait possible.

La raison est simple : les puces, les circuits intégrés et les circuits intégrés sont au cœur de l'industrie de l'information électronique. La technologie des semi-conducteurs reflète le niveau de modernisation industrielle d'un pays et guide le développement de cette industrie. L'interconnexion électrique et l'assemblage des semi-conducteurs (circuits intégrés, CI) reposent sur des circuits imprimés.

Quels sont les différents types de circuits imprimés ?

Selon le nombre de couches, le circuit imprimé peut être divisé en cartes simple face[^4], cartes double face[^5], cartes à quatre couches, cartes à six couches et autres cartes multicouches.

Qu'est-ce qu'une carte simple face ?

Sur un circuit imprimé de base, les composants sont concentrés sur une face et les fils sur l'autre. Comme les fils ne sont présents que d'un seul côté, ce type de circuit imprimé est appelé carte simple face. Les circuits imprimés simple face étant soumis à de nombreuses restrictions strictes en matière de conception (car ils n'ont qu'un seul côté, le câblage ne peut pas se croiser et doit emprunter un chemin séparé), seuls les premiers circuits utilisaient ce type de circuit.

Quelles sont les caractéristiques des circuits imprimés double face ?

Ce type de circuit imprimé est câblé des deux côtés, mais pour utiliser les fils des deux côtés, une connexion appropriée est nécessaire entre les deux côtés. Ce « pont » entre les circuits est appelé via. Un via est un petit trou rempli ou recouvert de métal sur le circuit imprimé, qui peut être connecté aux fils des deux côtés. Comme la surface d'une carte double face est deux fois supérieure à celle d'une carte simple face, une carte double face résout la difficulté d'entrelacement du câblage d'une carte simple face (le passage peut se faire par le via) et est plus adaptée aux circuits plus complexes qu'une carte simple face.

Quels sont les avantages des cartes multicouches ?

Afin d'augmenter la surface câblée, les cartes multicouches[^6] utilisent davantage de cartes de câblage simple ou double face. Un circuit imprimé composé d'une carte double face comme couche interne et de deux cartes simple face comme couche externe, ou de deux cartes double face comme couche interne et de deux cartes simple face comme couche externe, est connecté en alternance par un système de positionnement et des adhésifs isolants, et les motifs conducteurs sont interconnectés selon les exigences de conception. Le circuit imprimé devient alors un circuit imprimé à quatre ou six couches, également appelé circuit imprimé multicouche. Le nombre de couches ne signifie pas qu'il y a plusieurs couches de câblage indépendantes. Dans des cas particuliers, des couches vides sont ajoutées pour contrôler l'épaisseur de la carte. Généralement, le nombre de couches est pair et inclut les deux couches les plus externes. La plupart des cartes mères ont une structure de 4 à 8 couches, mais techniquement, il est possible d'obtenir un circuit imprimé comportant près de 100 couches. Les grands supercalculateurs utilisent généralement des cartes mères comportant un nombre élevé de couches, mais comme ces ordinateurs peuvent être remplacés par des clusters de nombreux ordinateurs ordinaires, les cartes super multicouches ont progressivement été abandonnées. Comme les couches du circuit imprimé sont étroitement liées, il est généralement difficile d'en identifier le nombre exact, mais un examen attentif de la carte mère permet de le constater.

Les composants utilisés dans les cartes multicouches sont principalement des composants montés en surface (CMS) (https://southelectronicpcb.com/smt-manufacturing/)[^7], qui présentent les caractéristiques suivantes :

1. Associés à des circuits intégrés, ils permettent de miniaturiser l'ensemble de la machine et d'en réduire le poids ;

2. La densité du câblage est améliorée, l'espacement entre les composants est réduit et le trajet de transmission du signal est raccourci ;

3. Le nombre de points de soudure des composants est réduit, ce qui diminue le taux de défaillance ;

4. L'ajout d'une couche de blindage réduit la distorsion du signal du circuit ;

5. L'introduction d'une couche de dissipation thermique à la masse permet de réduire la surchauffe locale et d'améliorer la fiabilité de l'ensemble de la machine.

[^1] : Comprendre les circuits imprimés est essentiel pour appréhender l'électronique moderne et ses applications.
[^2] : Explorer les différents composants électroniques qui composent les appareils et leurs fonctions.
[^3] : Découvrir l'importance des circuits intégrés dans les technologies modernes et leur impact.
[^4] : Comprendre la structure de base et les limites des circuits imprimés simple face.
[^5] : Explorer les avantages des circuits imprimés double face dans les conceptions de circuits complexes.
[^6] : Découvrir comment les circuits multicouches améliorent la capacité de câblage et les performances des appareils.
[^7] : Découvrir les avantages de l'utilisation de composants montés en surface dans les circuits imprimés modernes.