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Qu'est-ce qu'une carte de circuit imprimé (PCB)? Tout ce que tu dois savoir

Date:2021/3/19 9:57:48 Hits:




«Le PCB, également connu sous le nom de carte de circuit imprimé, est constitué de différentes feuilles d'un matériau non conducteur, est utilisé pour supporter physiquement et connecter les composants emboîtés montés en surface. Mais quelles sont les fonctions d'une carte PCB? Lisez le contenu suivant pour plus d'informations utiles! ---- FMUSER "


Cherchez-vous des réponses aux questions suivantes:

Que fait un circuit imprimé?
Comment s'appelle un circuit imprimé?
De quoi est faite une carte de circuit imprimé?
Combien coûte une carte de circuit imprimé?
Les circuits imprimés sont-ils toxiques?
Pourquoi s'appelle-t-il un circuit imprimé?
Pouvez-vous jeter les circuits imprimés?
Quelles sont les parties d'un circuit imprimé?
Combien coûte le remplacement d'un circuit imprimé?
Comment identifiez-vous un circuit imprimé?
Comment fonctionne un circuit imprimé?

Ou peut-être ne savez-vous pas si vous connaissez les réponses à ces questions, mais ne vous inquiétez pas, car an expert en électronique et ingénierie RF, FMUSER présentera tout ce que vous devez savoir sur la carte PCB.


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Contenu

1) Qu'est-ce qu'une carte de circuit imprimé?
2) Pourquoi est-ce appelé une carte de circuit imprimé?
3) Différents types de circuits imprimés (cartes de circuits imprimés) 
4) Industrie des circuits imprimés en 2021
5) De quoi est faite une carte de circuit imprimé?
6) Les PCB les plus populaires ont conçu le matériau fabriqué
7) Composants des circuits imprimés et leur fonctionnement
8) Fonction de carte de circuit imprimé - Pourquoi avons-nous besoin de PCB?
9) Principe d'assemblage PCB: trou traversant vs monté en surface


Qu'est-ce qu'une carte de circuit imprimé?

Informations de base de PCB Board

Surnom: PCB est connu sous le nom de carte de câblage imprimé (PTB) ou carte de câblage gravée (EWB), vous pouvez également appeler la carte PCB comme circuit Board, Conseil pcou PCB 


Définition: De manière générale, une carte de circuit imprimé fait référence à un panneau mince ou feuille isolante plate fait de différentes feuilles d'un matériau non conducteur tel que fibre de verre, époxy composite ou autre matériau stratifié, qui est la base de la carte utilisée pour physiquement soutenir et connecter le composants emboîtés en saillie tels que les transistors, les résistances et les circuits intégrés dans la plupart des appareils électroniques. Si vous considérez une carte PCB comme un plateau, alors les "aliments" sur le "plateau" seront le circuit électronique ainsi que les autres composants qui y sont attachés, PCB se rapporte à de nombreuses terminologies professionnelles, vous pouvez en savoir plus sur la terminologie PCB à partir du coup page!


A lire également: Glossaire de terminologie PCB (pour les débutants) | Conception de PCB


Un PCB rempli de composants électroniques est appelé un assemblage de circuits imprimés (PCA), assemblage de carte de circuit imprimé or Assemblage PCB (PCBA), les cartes de circuits imprimés (PWB) ou les «cartes de câblage imprimées» (PWC), mais PCB-Printed Circuit Board (PCB) est toujours le nom le plus courant.


La carte principale d'un ordinateur est appelée «carte système» ou «carte mère».


* Qu'est-ce qu'une carte de circuit imprimé?


Selon Wikipedia, une carte de circuit imprimé fait référence à:
"Une carte de circuit imprimé supporte mécaniquement et connecte électriquement des composants électriques ou électroniques en utilisant des pistes conductrices, des plots et d'autres éléments gravés à partir d'une ou plusieurs couches de feuille de cuivre stratifiées sur et / ou entre les couches de feuille d'un substrat non conducteur."

La plupart des PCB sont plats et rigides, mais les substrats flexibles peuvent permettre aux cartes de s'intégrer dans des espaces alambiqués.


Une chose intéressante est que, bien que les cartes de circuits imprimés les plus courantes soient en plastique ou en fibres de verre et composites de résine et utilisent des traces de cuivre, une grande variété d'autres matériaux peuvent être utilisés. 


REMARQUE: PCB peut également signifier "Bloc de contrôle de processus, "une structure de données dans un noyau système qui stocke des informations sur un processus. Pour qu'un processus s'exécute, le système d'exploitation doit d'abord enregistrer des informations sur le processus dans le PCB.




* Un exemple de carte PCB faite maison très basique


Lisez aussi: Processus de fabrication de PCB | 16 étapes pour fabriquer une carte PCB


La structure d'un PCB Board

Une carte de circuit imprimé est composée de différentes couches et matériaux, qui, ensemble, exécutent différentes actions afin d'apporter plus de sophistication aux circuits modernes. Dans cet article, nous discuterons en détail de tous les différents matériaux de composition et éléments du circuit imprimé.

Une carte de circuit imprimé telle que l'exemple de l'image ne comporte qu'une seule couche conductrice. Un PCB monocouche est très restrictif; la réalisation du circuit n'utilisera pas efficacement les zones disponibles et le concepteur pourra avoir des difficultés à créer les interconnexions nécessaires.

* La composition d'un PCB Board


Le matériau de base ou de substrat de la carte de circuit imprimé où tous les composants et équipements de la carte de circuit imprimé sont supportés est généralement de la fibre de verre. Si l'on tient compte des données de fabrication des PCB, le matériau le plus populaire pour la fibre de verre est le FR4. Le noyau solide FR4 fournit à la carte de circuit imprimé sa résistance, son support, sa rigidité et son épaisseur. Comme il existe différents types de cartes de circuits imprimés comme les PCB normaux, les PCB flexibles, etc., ils sont construits à l'aide de plastique flexible haute température.


L'intégration de couches conductrices supplémentaires rend le PCB plus compact et plus facile à concevoir. Une carte à deux couches est une amélioration majeure par rapport à une carte à une seule couche, et la plupart des applications bénéficient d'avoir au moins quatre couches. Une carte à quatre couches se compose de la couche supérieure, de la couche inférieure et de deux couches internes. («Haut» et «bas» peuvent ne pas sembler être une terminologie scientifique typique, mais ils sont néanmoins les désignations officielles dans le monde de la conception et de la fabrication de PCB.)


A lire également: Conception de circuits imprimés | Organigramme du processus de fabrication de PCB, PPT et PDF


Pourquoi est-ce appelé une carte de circuit imprimé?


Tout premier PCB Board

L'invention de la carte de circuit imprimé est attribuée à Paul Eisler, un inventeur autrichien. Paul Eisler a développé le circuit imprimé pour la première fois lorsqu'il travaillait sur un poste de radio en 1936, mais les circuits imprimés n'ont été utilisés en masse qu'après les années 1950. Dès lors, la popularité des PCB a commencé à croître rapidement.

Les cartes de circuits imprimés ont évolué à partir des systèmes de connexion électrique qui ont été développés dans les années 1850, bien que le développement qui a conduit à l'invention de la carte de circuits imprimés remonte aux années 1890. Les bandes ou tiges métalliques étaient à l'origine utilisées pour connecter de grands composants électriques montés sur des bases en bois. 



*Bandes métalliques utilisées dans la connexion des composants


Avec le temps, les bandes métalliques ont été remplacées par des fils connectés à des bornes à vis, et les bases en bois ont été remplacées par des châssis métalliques. Mais des conceptions plus petites et plus compactes étaient nécessaires en raison des besoins d'exploitation accrus des produits qui utilisaient des cartes de circuits imprimés.

En 1925, Charles Ducas des États-Unis a déposé une demande de brevet pour un procédé de création d'un chemin électrique directement sur une surface isolée par impression à travers un pochoir avec des encres électriquement conductrices. Cette méthode a donné naissance au nom de «câblage imprimé» ou «circuit imprimé».



* Brevets de circuits imprimés et Charles Ducas avec le premier poste radio utilisant un châssis de circuit imprimé et une bobine d'antenne. 


Mais l'invention du circuit imprimé est attribuée à Paul Eisler, un inventeur autrichien. Paul Eisler a développé le circuit imprimé pour la première fois lorsqu'il travaillait sur un poste de radio en 1936, mais les circuits imprimés n'ont été utilisés en masse qu'après les années 1950. Dès lors, la popularité des PCB a commencé à croître rapidement.


L'histoire du développement de PCB


● 1925 : Charles Ducas, un inventeur américain, dépose un brevet sur la conception du premier circuit imprimé lorsqu'il colle des matériaux conducteurs sur une planche de bois plate.
● 1936 : Paul Eisler développe la première carte de circuit imprimé à utiliser dans un poste radio.
● 1943 : Eisler brevète une conception de PCB plus avancée qui consiste à graver les circuits sur une feuille de cuivre sur un substrat renforcé de verre et non conducteur.
● 1944 : Les États-Unis et la Grande-Bretagne travaillent ensemble pour développer des fusibles de proximité à utiliser dans les mines, les bombes et les obus d'artillerie pendant la Seconde Guerre mondiale.
● 1948 : L'armée des États-Unis publie la technologie des PCB au public, ce qui entraîne un développement généralisé.
● Années 1950: Les transistors sont introduits sur le marché de l'électronique, réduisant la taille globale de l'électronique, facilitant l'intégration des PCB et améliorant considérablement la fiabilité de l'électronique.
● Années 1950-1960: Les PCB évoluent en cartes double face avec des composants électriques d'un côté et une impression d'identification de l'autre. Des plaques de zinc sont incorporées dans les conceptions de circuits imprimés et des matériaux et des revêtements résistants à la corrosion sont mis en œuvre pour éviter la dégradation.
● Années 1960:  Le circuit intégré - IC ou puce de silicium - est introduit dans les conceptions électroniques, mettant des milliers, voire des dizaines de milliers de composants sur une seule puce - améliorant considérablement la puissance, la vitesse et la fiabilité de l'électronique qui intègre ces dispositifs. Pour accueillir les nouveaux circuits intégrés, le nombre de conducteurs dans un circuit imprimé a dû augmenter considérablement, ce qui a entraîné plus de couches dans le circuit imprimé moyen. Et en même temps, parce que les puces IC sont si petites, les PCB commencent à devenir plus petits et le soudage des connexions de manière fiable devient plus difficile.
● Années 1970: Les cartes de circuits imprimés sont incorrectement associées au polychlorobiphényle chimique nocif pour l'environnement, qui était également abrégé en PCB à l'époque. Cette confusion entraîne la confusion du public et des préoccupations en matière de santé communautaire. Pour réduire la confusion, les cartes de circuits imprimés (PCB) sont renommées cartes de circuits imprimés (PWB) jusqu'à ce que les PCB chimiques soient progressivement éliminés dans les années 1990.
● Années 1970 - 1980: Des masques de soudure en matériaux polymères minces sont développés pour faciliter l'application de la soudure sur les circuits en cuivre sans ponter les circuits adjacents, ce qui augmente encore la densité du circuit. Un revêtement polymère photo-imageable est développé plus tard qui peut être appliqué directement sur les circuits, séché et modifié par photo-exposition par la suite, améliorant encore la densité du circuit. Cela devient une méthode de fabrication standard pour les PCB.
● Années 1980:  Une nouvelle technologie d'assemblage est développée, appelée technologie de montage en surface - ou SMT en abrégé. Auparavant, tous les composants PCB avaient des fils conducteurs qui étaient soudés dans des trous dans les PCB. Ces trous ont occupé des biens immobiliers précieux qui étaient nécessaires pour un acheminement supplémentaire du circuit. Des composants SMT ont été développés et sont rapidement devenus la norme de fabrication, qui ont été soudés directement sur de petites pastilles sur le PCB, sans avoir besoin de trous. Les composants SMT ont proliféré rapidement devenant la norme de l'industrie et ont travaillé pour remplacer les composants à travers les trous, améliorant à nouveau la puissance fonctionnelle, les performances, la fiabilité ainsi que la réduction des coûts de fabrication électronique.
● Années 1990: La taille des PCB continue de diminuer à mesure que les logiciels de conception et de fabrication assistés par ordinateur (CAO / FAO) deviennent de plus en plus importants. La conception informatisée automatise de nombreuses étapes de la conception de circuits imprimés et facilite des conceptions de plus en plus complexes avec des composants plus petits et plus légers. Les fournisseurs de composants travaillent simultanément pour améliorer les performances de leurs appareils, réduire leur consommation électrique, augmenter leur fiabilité, tout en réduisant les coûts. Des connexions plus petites permettent une miniaturisation rapide des PCB.
● Années 2000: Les PCB sont devenus plus petits, plus légers, avec un nombre de couches beaucoup plus élevé et plus complexes. Les conceptions de circuits imprimés multicouches et flexibles permettent une fonctionnalité beaucoup plus opérationnelle dans les appareils électroniques, avec des circuits imprimés de plus en plus petits et à moindre coût.


A lire également: Comment recycler un circuit imprimé de déchets? | Ce que vous devez savoir


Différents Types de PCB (Pcartes de circuits imprimés) 

Les PCB sont souvent classés en fonction de la fréquence, du nombre de couches et du substrat utilisé. Certains types de peupliers sont décrits ci-dessous:


PCB à une face / PCB à une seule couche
PCB double face / PCB double couche
PCB multicouches
PCB flexibles
PCB rigides
PCB Rigid-Flex
PCB haute fréquence
PCB à dos d'aluminium

1. PCB à une face / PCB à une seule couche
Les PCB unilatéraux sont le type de base des cartes de circuits imprimés, qui ne contiennent qu'une seule couche de substrat ou de matériau de base. Un côté du matériau de base est recouvert d'une fine couche de métal. Le cuivre est le revêtement le plus courant en raison de son bon fonctionnement en tant que conducteur électrique. Ces PCB contiennent également un masque de soudure protecteur, qui est appliqué sur le dessus de la couche de cuivre avec une couche de sérigraphie. 



* Diagramme PCB monocouche


Certains avantages offerts par les PCB unilatéraux sont:
● Les circuits imprimés unilatéraux sont utilisés pour la production en série et sont peu coûteux.
● Ces circuits imprimés sont utilisés pour des circuits simples tels que des capteurs de puissance, des relais, des capteurs et des jouets électroniques.

Le modèle à faible coût et à volume élevé signifie qu'ils sont couramment utilisés pour une variété d'applications, y compris les calculatrices, les appareils photo, la radio, les équipements stéréo, les disques SSD, les imprimantes et les blocs d'alimentation.


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2. PCB double face / PCB double couche
Les PCB double face ont les deux côtés du substrat comportant une couche conductrice métallique. Les trous dans le circuit imprimé permettent de fixer les pièces métalliques d'un côté à l'autre. Ces circuits imprimés connectent les circuits de chaque côté par l'un des deux schémas de montage, à savoir la technologie à trou traversant et la technologie de montage en surface. La technologie du trou traversant consiste à insérer des composants de plomb à travers les trous pré-percés sur la carte de circuit imprimé, qui sont soudés aux pastilles sur les côtés opposés. La technologie de montage en surface implique que les composants électriques soient directement placés sur la surface des cartes de circuits imprimés. 



* Diagramme PCB double couche


Les avantages offerts par les circuits imprimés double face sont:
● Le montage en surface permet de fixer plus de circuits à la carte par rapport au montage traversant.
● Ces PCB sont utilisés dans une large gamme d'applications, y compris les systèmes de téléphonie mobile, la surveillance de l'alimentation, les équipements de test, les amplificateurs et bien d'autres.

Les circuits imprimés montés en surface n'utilisent pas de fils comme connecteurs. Au lieu de cela, de nombreux petits fils sont soudés directement sur la carte, ce qui signifie que la carte elle-même est utilisée comme surface de câblage pour les différents composants. Cela permet de terminer les circuits en utilisant moins d'espace, ce qui libère de l'espace pour permettre à la carte de remplir plus de fonctions, généralement à des vitesses plus élevées et un poids plus léger qu'une carte traversante ne le permettrait.

Les circuits imprimés double face sont généralement utilisés dans les applications qui nécessitent un niveau intermédiaire de complexité de circuit, telles que les commandes industrielles, les alimentations électriques, l'instrumentation, les systèmes HVAC, l'éclairage LED, les tableaux de bord automobiles, les amplificateurs et les distributeurs automatiques.


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3. PCB multicouches
Les PCB multicouches ont des cartes de circuits imprimés, qui comprennent plus de deux couches de cuivre comme 4L, 6L, 8L, etc. Ces PCB étendent la technologie utilisée dans les PCB double face. Diverses couches d'une plaque de substrat et de matériaux isolants séparent les couches dans des PCB multicouches. Les PCB sont de taille compacte et offrent des avantages de poids et d'espace. 



* Diagramme PCB multicouche


Certains avantages offerts par les circuits imprimés multicouches sont:
● Les circuits imprimés multicouches offrent un haut niveau de flexibilité de conception.
● Ces PCB jouent un rôle important dans les circuits à grande vitesse. Ils offrent plus d'espace pour les modèles de conducteurs et l'alimentation.


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4. PCB flexibles
Les circuits imprimés flexibles sont construits sur un matériau de base flexible. Ces PCB sont disponibles en formats simple face, double face et multicouche. Cela aide à réduire la complexité au sein de l'assemblage de l'appareil. Contrairement aux circuits imprimés rigides, qui utilisent des matériaux immobiles tels que la fibre de verre, les circuits imprimés flexibles sont constitués de matériaux qui peuvent fléchir et se déplacer, comme le plastique. Tout comme les circuits imprimés rigides, les circuits imprimés flexibles se présentent sous des formats simples, doubles ou multicouches. Comme ils doivent être imprimés sur un matériau flexible, les PCB flexibles coûtent plus cher pour la fabrication.

* Schéma de circuit imprimé flexible


Pourtant, les PCB flexibles offrent de nombreux avantages par rapport aux PCB rigides. Le plus important de ces avantages est le fait qu'ils sont flexibles. Cela signifie qu'ils peuvent être pliés sur les bords et enroulés autour des coins. Leur flexibilité peut conduire à des économies de coût et de poids, car un seul circuit imprimé flexible peut être utilisé pour couvrir des zones pouvant accueillir plusieurs circuits imprimés rigides.

Les PCB flexibles peuvent également être utilisés dans des zones susceptibles d'être exposées à des risques environnementaux. Pour ce faire, ils sont simplement construits en utilisant des matériaux qui peuvent être étanches, antichoc, anticorrosion ou résistants aux huiles à haute température - une option que les PCB rigides traditionnels peuvent ne pas avoir.

Certains avantages offerts par ces PCB sont:
● Les circuits imprimés flexibles aident à réduire la taille de la carte, ce qui les rend idéaux pour diverses applications où une densité de trace de signal élevée est nécessaire.
● Ces PCB sont conçus pour des conditions de travail où la température et la densité sont la principale préoccupation.

Les PCB flexibles peuvent également être utilisés dans des zones susceptibles d'être exposées à des risques environnementaux. Pour ce faire, ils sont simplement construits en utilisant des matériaux qui peuvent être étanches, antichoc, anticorrosion ou résistants aux huiles à haute température - une option que les PCB rigides traditionnels peuvent ne pas avoir.


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5. PCB rigides
Les PCB rigides font référence aux types de PCB dont le matériau de base est fabriqué à partir d'un matériau solide et qui ne peuvent pas être pliés. Les circuits imprimés rigides sont constitués d'un matériau de substrat solide qui empêche la carte de se tordre. L'exemple le plus courant de PCB rigide est peut-être une carte mère d'ordinateur. La carte mère est un PCB multicouche conçu pour allouer l'électricité à partir de l'alimentation électrique tout en permettant simultanément la communication entre toutes les nombreuses parties de l'ordinateur, telles que le processeur, le GPU et la RAM.

*Les PCB rigides peuvent être n'importe quoi, d'un simple PCB monocouche à un PCB multicouche à huit ou dix couches


Les PCB rigides constituent peut-être le plus grand nombre de PCB fabriqués. Ces PCB sont utilisés partout où il est nécessaire que le PCB lui-même soit configuré sous une forme et le reste pour le reste de la durée de vie de l'appareil. Les PCB rigides peuvent être n'importe quoi, d'un simple PCB monocouche à un PCB multicouche à huit ou dix couches.

Tous les PCB rigides ont des constructions monocouche, double couche ou multicouche, de sorte qu'ils partagent tous les mêmes applications.

● Ces PCB sont compacts, ce qui garantit la création d'une variété de circuits complexes autour d'eux.

● Les circuits imprimés rigides permettent une réparation et une maintenance faciles, car tous les composants sont clairement identifiés. De plus, les chemins de signaux sont bien organisés.


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6. PCB Rigid-Flex
Les circuits imprimés rigides-flex sont une combinaison de circuits imprimés rigides et flexibles. Ils comprennent plusieurs couches de circuits flexibles attachés à plus d'une carte rigide.

* Schéma de circuit imprimé flex-rigide


Certains avantages offerts par ces PCB sont:
● Ces circuits imprimés sont fabriqués avec précision. Par conséquent, il est utilisé dans diverses applications médicales et militaires.
● Étant légers, ces PCB offrent 60% de gain de poids et d'espace.

Les circuits imprimés flex-rigides se trouvent le plus souvent dans les applications où l'espace ou le poids sont les principales préoccupations, notamment les téléphones portables, les appareils photo numériques, les stimulateurs cardiaques et les automobiles.


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7. PCB à haute fréquence
Les circuits imprimés haute fréquence sont utilisés dans la gamme de fréquences de 500 MHz à 2 GHz. Ces PCB sont utilisés dans diverses applications critiques en fréquence telles que les systèmes de communication, les PCB micro-ondes, les PCB microrubans, etc.

Les matériaux PCB haute fréquence comprennent souvent un stratifié époxy renforcé de verre de qualité FR4, une résine d'oxyde de polyphénylène (PPO) et du téflon. Le téflon est l'une des options les plus chères disponibles en raison de sa constante diélectrique faible et stable, de ses faibles pertes diélectriques et de sa faible absorption d'eau globale.

* Les circuits imprimés haute fréquence sont des cartes citcuit conçues pour transmettre des signaux sur un giaghertz


De nombreux aspects doivent être pris en compte lors du choix d'une carte PCB haute fréquence et de son type de connecteur PCB correspondant, y compris la constante diélectrique (DK), la dissipation, la perte et l'épaisseur diélectrique.

Le plus important d'entre eux est le Dk du matériau en question. Les matériaux avec une forte probabilité de changement de constante diélectrique ont souvent des changements d'impédance, qui peuvent perturber les harmoniques qui composent un signal numérique et provoquer une perte globale d'intégrité du signal numérique - l'une des choses pour lesquelles les PCB haute fréquence sont conçus. empêcher.

Les autres éléments à prendre en compte lors du choix des cartes et des types de connecteurs PC à utiliser lors de la conception d'un PCB haute fréquence sont:

● Perte diélectrique (DF), qui affecte la qualité de la transmission du signal. Une plus petite quantité de perte diélectrique pourrait entraîner une petite perte de signal.
● Dilatation thermique. Si les taux de dilatation thermique des matériaux utilisés pour construire le PCB, comme la feuille de cuivre, ne sont pas les mêmes, alors les matériaux pourraient se séparer les uns des autres en raison des changements de température.
● Absorption de l'eau. De grandes quantités d'eau absorbées affecteront la constante diélectrique et la perte diélectrique du PCB, en particulier s'il est utilisé dans des environnements humides.
● Autres résistances. Les matériaux utilisés dans la construction d'un PCB haute fréquence doivent être évalués de manière élevée pour la résistance à la chaleur, l'endurance aux chocs et la résistance aux produits chimiques dangereux, si nécessaire.

FMUSER est l'expert dans la fabrication de circuits imprimés haute fréquence, nous fournissons non seulement des circuits imprimés économiques, mais également un support en ligne pour la conception de vos circuits imprimés, NOUS CONTACTER pour plus d'informations!

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8. PCB à dos d'aluminium
Ces circuits imprimés sont utilisés dans des applications à haute puissance, car la construction en aluminium contribue à la dissipation thermique. Les circuits imprimés à dos d'aluminium sont connus pour offrir un haut niveau de rigidité et un faible niveau de dilatation thermique, ce qui les rend idéaux pour les applications ayant une tolérance mécanique élevée. 

* Diagramme PCB en aluminium


Certains avantages offerts par ces PCB sont:

▲ Faible coût. L'aluminium est l'un des métaux les plus abondants sur Terre, représentant 8.23% du poids de la planète. L'aluminium est facile et peu coûteux à extraire, ce qui contribue à réduire les dépenses du processus de fabrication. Ainsi, les produits de construction en aluminium sont moins chers.
▲ Respectueux de l'environnement. L'aluminium est non toxique et facilement recyclable. En raison de sa facilité d'assemblage, la fabrication de cartes de circuits imprimés en aluminium est également un bon moyen d'économiser l'énergie.
▲ Dissipation thermique. L'aluminium est l'un des meilleurs matériaux disponibles pour dissiper la chaleur des composants essentiels des circuits imprimés. Au lieu de disperser la chaleur dans le reste de la planche, il transfère la chaleur à l'air libre. Le PCB en aluminium refroidit plus rapidement qu'un PCB en cuivre de taille équivalente.
▲ Durabilité du matériau. L'aluminium est beaucoup plus durable que des matériaux comme la fibre de verre ou la céramique, en particulier pour les tests de chute. L'utilisation de matériaux de base plus robustes permet de réduire les dommages pendant la fabrication, l'expédition et l'installation.

Tous ces avantages font du PCB en aluminium un excellent choix pour les applications qui nécessitent des sorties de puissance élevées dans des tolérances très strictes, y compris les feux de signalisation, l'éclairage automobile, les alimentations, les contrôleurs de moteur et les circuits à courant élevé.

En plus des LED et des alimentations. Les PCB à dos d'aluminium peuvent également être utilisés dans des applications qui nécessitent un degré élevé de stabilité mécanique ou lorsque le PCB peut être soumis à des niveaux élevés de contraintes mécaniques. Ils sont moins sujets à la dilatation thermique qu'un panneau à base de fibre de verre, ce qui signifie que les autres matériaux sur le panneau, tels que la feuille de cuivre et l'isolation, seront moins susceptibles de se décoller, prolongeant ainsi la durée de vie du produit.


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Industrie des circuits imprimés en 2021

Le marché mondial des PCB peut être segmenté en fonction du type de produit en flex (FPCB flexible et PCB rigide-flex), substrat IC, interconnexion haute densité (HDI), etc. Sur la base du type de stratifié PCB, le marché peut être divisé en PR4, High Tg Epoxy et Polyimide. Le marché peut être divisé en fonction des applications en électronique grand public, automobile, médical, industriel et militaire / aérospatial, etc.

La croissance du marché des PCB au cours de la période historique a été soutenue par divers facteurs tels que le marché en plein essor de l'électronique grand public, la croissance de l'industrie des appareils de santé, un besoin accru de PCB double face, un pic de la demande de fonctionnalités de haute technologie dans l'automobile. , et une hausse du revenu disponible. Le marché est également confronté à certains défis tels que des contrôles stricts de la chaîne d'approvisionnement et une inclination vers les composants COTS.

Le marché des circuits imprimés devrait enregistrer un TCAC de 1.53% au cours de la période de prévision (2021-2026) et était évalué à 58.91 milliards USD en 2020, et il devrait valoir 75.72 milliards USD d'ici 2026 au cours de la période 2021- 2026. Le marché a connu une croissance rapide au cours des dernières années, principalement en raison du développement continu des appareils électroniques grand public et de la demande croissante de PCB dans tous les équipements électroniques et électriques.

L'adoption des PCB dans les véhicules connectés a également accéléré le marché des PCB. Ce sont des véhicules entièrement équipés de technologies filaires et sans fil, qui permettent aux véhicules de se connecter à des appareils informatiques comme les smartphones à l'aise. Avec une telle technologie, les conducteurs peuvent déverrouiller leurs véhicules, démarrer les systèmes de climatisation à distance, vérifier l'état de la batterie de leurs voitures électriques et suivre leurs voitures à l'aide de smartphones.

La prolifération de la technologie 5G, les PCB imprimés en 3D, d'autres innovations telles que les PCB biodégradables et le pic d'utilisation des PCB dans les technologies portables et les fusions et acquisitions (M&A) font partie des dernières tendances existantes sur le marché.

De plus, la demande d'appareils électroniques, tels que les smartphones, les montres intelligentes et d'autres appareils, a également stimulé la croissance du marché. Par exemple, selon l'étude US Consumer Technology Sales and Forecast, menée par la Consumer Technology Association (CTA), les revenus générés par les smartphones étaient évalués à 79.1 milliards USD et 77.5 milliards USD en 2018 et 2019, respectivement.

L'impression 3D s'est révélée partie intégrante de l'une des grandes innovations en matière de PCB ces derniers temps. On s'attend à ce que l'électronique imprimée en 3D, ou PE 3D, révolutionne la façon dont les systèmes électriques sont conçus à l'avenir. Ces systèmes créent des circuits 3D en imprimant un élément de substrat couche par couche, puis en y ajoutant une encre liquide contenant des fonctionnalités électroniques. Des technologies de montage en surface peuvent ensuite être ajoutées pour créer le système final. Le PE 3D peut potentiellement offrir d'immenses avantages techniques et de fabrication pour les entreprises de fabrication de circuits et leurs clients, en particulier par rapport aux PCB 2D traditionnels.

Avec l'épidémie de COVID-19, la production de cartes de circuits imprimés a été impactée par des contraintes et des retards dans la région Asie-Pacifique, notamment en Chine, pendant les mois de janvier et février. Les entreprises n'ont pas apporté de changements majeurs à leurs capacités de production, mais la faiblesse de la demande en Chine pose certains problèmes de chaîne d'approvisionnement. Le rapport de la Semiconductor Industry Association (SIA), en février, indiquait des impacts commerciaux potentiels à plus long terme en dehors de la Chine liés au COVID-19. L'effet de la baisse de la demande pourrait se refléter sur les revenus des entreprises au 2T20.

La croissance du marché des PCB est fortement liée à l'économie mondiale et aux technologies structurelles telles que les smartphones, la 4G / 5G et les centres de données. La chute du marché en 2020 est attendue en raison de l'impact de Covid-19. La pandémie a freiné la fabrication d'électronique grand public, de smartphones et d'automobiles et a donc freiné la demande de PCB. Le marché afficherait une reprise progressive en raison de la reprise des activités manufacturières pour donner une impulsion de déclenchement à l'économie mondiale.



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De quoi est faite une carte de circuit imprimé?


Le PCB est généralement composé de quatre couches de matériau liées entre elles par la chaleur, la pression et d'autres méthodes. Quatre couches d'un PCB sont constituées de substrat, de cuivre, de masque de soudure et de sérigraphie.

Chaque carte sera différente, mais ils partageront principalement certains des éléments, voici quelques-uns des matériaux les plus couramment utilisés dans la fabrication de cartes de circuits imprimés:

Les six composants de base d'une carte de circuit imprimé standard sont:

● La couche centrale - contient de la résine époxy renforcée de fibre de verre
● Une couche conductrice - contient des traces et des pastilles pour constituer le circuit (généralement avec du cuivre, de l'or, de l'argent)
● Couche de masque de soudure - encre polymère fine
● Superposition de sérigraphie - encre spéciale qui montre les références des composants
● Une soudure à l'étain - utilisée pour attacher des composants à des trous traversants ou à des tampons de montage en surface

Prepreg
Prepreg est un tissu de verre fin enduit de résine et séché dans des machines spéciales appelées pré-imprégnés. Le verre est le substrat mécanique qui maintient la résine en place. La résine - généralement l'époxy FR4, le polyimide, le téflon et autres - commence comme un liquide qui est enduit sur le tissu. Lorsque le préimprégné se déplace dans le dispositif de traitement, il entre dans une section du four et commence à sécher. Une fois sorti du dispositif de traitement, il est sec au toucher.

Lorsque le préimprégné est exposé à des températures plus élevées, généralement supérieures à 300 ° Fahrenheit, la résine commence à se ramollir et à fondre. Une fois que la résine du préimprégné a fondu, elle atteint un point (appelé thermodurcissable) où elle durcit à nouveau pour redevenir rigide et très, très résistante. Malgré cette résistance, le préimprégné et le stratifié ont tendance à être très légers. Les feuilles pré-imprégnées, ou fibre de verre, sont utilisées pour fabriquer de nombreuses choses - des bateaux aux clubs de golf, en passant par les avions et les pales d'éoliennes. Mais il est également essentiel dans la fabrication de PCB. Les feuilles pré-imprégnées sont ce que nous utilisons pour coller le PCB ensemble, et elles sont également ce qui est utilisé pour construire le deuxième composant d'un PCB - stratifié.



* PCB empilerdiagramme de vue latérale


Stratifié
Les stratifiés, parfois appelés stratifiés revêtus de cuivre, sont créés en durcissant à des températures élevées et sous pression des couches de tissu avec une résine thermodurcissable. Ce processus forme l'épaisseur uniforme qui est essentielle au PCB. Une fois la résine durcie, les stratifiés PCB sont comme un composite plastique, avec des feuilles de feuille de cuivre des deux côtés, si votre carte a un nombre de couches élevé, le stratifié doit être composé de verre tissé pour la stabilité dimensionnelle. 

PCB conforme RoHS
Les PCB conformes RoHS sont ceux qui suivent la restriction des substances dangereuses de l'Union européenne. L'interdiction porte sur l'utilisation du plomb et d'autres métaux lourds dans les produits de consommation. Chaque partie du panneau doit être exempte de plomb, de mercure, de cadmium et d'autres métaux lourds.

Soldermask
Soldermask est le revêtement époxy vert qui recouvre les circuits sur les couches extérieures de la carte. Les circuits internes sont enterrés dans les couches de préimprégné, ils n'ont donc pas besoin d'être protégés. Mais les couches externes, si elles ne sont pas protégées, s'oxyderont et se corroderont avec le temps. Soldermask fournit cette protection aux conducteurs à l'extérieur du PCB.

Nomenclature - Sérigraphie
La nomenclature, ou parfois appelée sérigraphie, correspond aux lettres blanches que vous voyez au-dessus du revêtement du masque de soudure sur un PCB. La sérigraphie est généralement la dernière couche de la carte, ce qui permet au fabricant de PCB d'écrire des étiquettes sur les zones importantes de la carte. C'est une encre spéciale qui montre les symboles et les références des composants pour les emplacements des composants pendant le processus d'assemblage. La nomenclature est le lettrage qui montre où chaque composant va sur la carte et fournit parfois également l'orientation des composants. 

Les masques de soudure et la nomenclature sont généralement verts et blancs, bien que vous puissiez voir d'autres couleurs comme le rouge, le jaune, le gris et le noir utilisés, ce sont les plus populaires.

Soldermask protège tous les circuits sur les couches externes du PCB, là où nous n'avons pas l'intention de fixer des composants. Mais nous devons également protéger les trous et les pastilles de cuivre exposés où nous prévoyons de souder et de monter les composants. Pour protéger ces zones et pour fournir une bonne finition soudable, nous utilisons généralement des revêtements métalliques, tels que le nickel, l'or, la soudure étain / plomb, l'argent et d'autres finitions finales conçues uniquement pour les fabricants de PCB.



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Les PCB les plus populaires ont conçu le matériau fabriqué

Les concepteurs de circuits imprimés sont confrontés à plusieurs caractéristiques de performance lorsqu'ils examinent la sélection des matériaux pour leur conception. Certaines des considérations les plus courantes sont:


Constante diélectrique - un indicateur clé de performance électrique
Retard de flamme - critique pour la qualification UL (voir ci-dessus)
Températures de transition vitreuse plus élevées (Tg) - pour résister au traitement d'assemblage à plus haute température
Facteurs de perte atténués - important dans les applications à grande vitesse, où la vitesse du signal est évaluée
Force mécanique y compris le cisaillement, la traction et d'autres attributs mécaniques qui peuvent être exigés du PCB lorsqu'il est mis en service
Performance thermique - une considération importante dans les environnements de service élevés
stabilité dimensionnelle - ou dans quelle mesure le matériau bouge-t-il et dans quelle mesure se déplace-t-il régulièrement, pendant la fabrication, les cycles thermiques ou l'exposition à l'humidité

Voici quelques-uns des matériaux les plus populaires utilisés dans la fabrication de cartes de circuits imprimés:

Le support: stratifié époxy FR4 et préimprégné - fibre de verre
Le FR4 est le matériau de substrat PCB le plus populaire au monde. La dénotation «FR4» décrit une classe de matériaux qui répondent à certaines exigences définies par les normes NEMA LI 1-1998. Les matériaux FR4 ont de bonnes caractéristiques thermiques, électriques et mécaniques, ainsi qu'un rapport résistance / poids favorable qui les rend idéaux pour la plupart des applications électroniques. Les stratifiés et préimprégnés FR4 sont fabriqués à partir de tissu de verre, de résine époxy et sont généralement le matériau PCB le moins cher disponible. Il peut également être fabriqué à partir de matériaux flexibles qui peuvent parfois être également étirés. 

Il est particulièrement populaire pour les PCB avec un nombre de couches inférieur - simple, double face dans des constructions multicouches généralement moins de 14 couches. De plus, la résine époxy de base peut être mélangée avec des additifs qui peuvent améliorer considérablement ses performances thermiques, ses performances électriques et sa survie / cote de flamme UL - ce qui améliore considérablement sa capacité à être utilisée dans un nombre de couches plus élevé crée des applications de contraintes thermiques plus élevées et de meilleures performances électriques. à moindre coût pour les conceptions de circuits à grande vitesse. Les stratifiés et préimprégnés FR4 sont très polyvalents, adaptables aux techniques de fabrication largement acceptées avec des rendements prévisibles.

Stratifiés polyimide et préimprégné
Les stratifiés polyimide offrent des performances de température plus élevées que les matériaux FR4 ainsi qu'une légère amélioration des propriétés de performance électrique. Les matériaux polyimides coûtent plus cher que le FR4 mais offrent une meilleure capacité de survie dans des environnements difficiles et à températures plus élevées. Ils sont également plus stables pendant le cyclage thermique, avec moins de caractéristiques de dilatation, ce qui les rend adaptés aux constructions à plus grand nombre de couches.

Stratifiés et couches de liaison en téflon (PTFE)
Les stratifiés de téflon et les matériaux de liaison offrent d'excellentes propriétés électriques, ce qui les rend idéaux pour les applications de circuits à grande vitesse. Les matériaux en téflon sont plus chers que le polyimide, mais offrent aux concepteurs les capacités à haute vitesse dont ils ont besoin. Les matériaux en téflon peuvent être enduits sur du tissu de verre, mais peuvent également être fabriqués sous forme de film non supporté, ou avec des charges et des additifs spéciaux pour améliorer les propriétés mécaniques. La fabrication de PCB en Téflon nécessite souvent une main-d'œuvre hautement qualifiée, un équipement et un traitement spécialisés, et une anticipation de rendements de fabrication inférieurs.

Stratifiés flexibles
Les stratifiés flexibles sont minces et offrent la possibilité de plier la conception électronique, sans perdre la continuité électrique. Ils n'ont pas de tissu de verre pour le support mais sont construits sur un film plastique. Ils sont tout aussi efficaces pliés dans un appareil pour une application unique de flex pour installer, comme ils sont en flex dynamique, où les circuits seront pliés en continu pour la durée de vie de l'appareil. Les stratifiés flexibles peuvent être fabriqués à partir de matériaux à température plus élevée comme le polyimide et le LCP (polymère à cristaux liquides), ou de matériaux à très faible coût tels que le polyester et le PEN. Du fait que les stratifiés flexibles sont si fins, la fabrication de circuits flexibles peut également nécessiter une main-d'œuvre uniquement qualifiée, un équipement et un traitement spécialisés, et une anticipation de rendements de fabrication inférieurs.

Autres

Il existe de nombreux autres stratifiés et matériaux de liaison sur le marché, notamment le BT, l'ester de cyanate, la céramique et les systèmes mélangés qui combinent des résines pour obtenir des caractéristiques de performances électriques et / ou mécaniques distinctes. Parce que les volumes sont tellement inférieurs à FR4 et que la fabrication peut être beaucoup plus difficile, ils sont généralement considérés comme des alternatives coûteuses pour les conceptions de PCB.


Le processus d'assemblage des cartes de circuits imprimés est complexe, impliquant une interaction avec de nombreux petits composants et une connaissance détaillée des fonctions et du placement de chaque pièce. Un circuit imprimé ne fonctionnera pas sans ses composants électriques. De plus, différents composants sont utilisés en fonction de l'appareil ou du produit auquel il est destiné. En tant que tel, il est important d'avoir une compréhension approfondie des différents composants qui entrent dans l'assemblage de la carte de circuit imprimé.


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Composants de circuits imprimés et comment ils fonctionnent
Les 13 composants courants suivants sont utilisés dans la plupart des cartes de circuits imprimés:

● Résistances
● Transistors
● Condensateurs
● Inductances
● Diodes
● Transformateurs
● Circuits intégrés
● Oscillateurs à cristal
● Potentiomètres
● SCR (redresseur contrôlé par silicium)
● Capteurs
● Commutateurs / relais
● Batteries de rechange

1. Résistances - Contrôle de l'énergie 
Les résistances sont l'un des composants les plus couramment utilisés dans les PCB et sont probablement les plus simples à comprendre. Leur fonction est de résister au flux de courant en dissipant l'énergie électrique sous forme de chaleur. Sans résistances, d'autres composants peuvent ne pas être en mesure de gérer la tension, ce qui peut entraîner une surcharge. Ils sont disponibles dans une multitude de types différents constitués d'une gamme de matériaux différents. Les résistances classiques les plus connues de l'amateur sont les résistances de style «axial» avec des fils aux deux extrémités longues et le corps inscrit avec des anneaux colorés.

2. Transistors - Amplification d'énergie
Les transistors sont essentiels au processus d'assemblage des cartes de circuits imprimés en raison de leur nature multifonctionnelle. Ce sont des dispositifs semi-conducteurs qui peuvent à la fois conduire et isoler et peuvent servir de commutateurs et d'amplificateurs. Ils sont de plus petite taille, ont une durée de vie relativement longue et peuvent fonctionner en toute sécurité avec des alimentations à basse tension sans courant de filament. Les transistors sont de deux types: les transistors à jonction bipolaire (BJT) et les transistors à effet de champ (FET).

3. Condensateurs - Stockage d'énergie
Les condensateurs sont des composants électroniques passifs à deux bornes. Ils agissent comme des batteries rechargeables - pour maintenir temporairement la charge électrique et la libérer chaque fois que plus d'énergie est nécessaire ailleurs dans le circuit. 

Vous pouvez le faire en collectant des charges opposées sur deux couches conductrices séparées par un matériau isolant ou diélectrique. 

Les condensateurs sont souvent classés en fonction du conducteur ou du matériau diélectrique, ce qui donne lieu à de nombreux types avec des caractéristiques variables, des condensateurs électrolytiques à haute capacité, des condensateurs polymères divers aux condensateurs à disque céramique plus stables. Certains ont des apparences similaires aux résistances axiales, mais le condensateur classique est de style radial avec les deux fils dépassant de la même extrémité.

4. Inducteurs - Augmentation de l'énergie
Les inducteurs sont des composants électroniques passifs à deux bornes qui stockent de l'énergie (au lieu de stocker de l'énergie électrostatique) dans un champ magnétique lorsqu'un courant électrique les traverse. Les inducteurs sont utilisés pour bloquer les courants alternatifs tout en laissant passer les courants continus. 

Les inducteurs sont souvent utilisés pour filtrer ou bloquer certains signaux, par exemple, bloquer les interférences dans les équipements radio ou utilisés en conjonction avec des condensateurs pour créer des circuits accordés, pour manipuler des signaux CA dans des alimentations à découpage, c.-à-d. Récepteur TV.

5. Diodes - Redirection d'énergie 
Les diodes sont des composants semi-conducteurs qui agissent comme des commutateurs unidirectionnels pour les courants. Ils permettent aux courants de passer facilement dans un sens qui permet au courant de circuler dans un seul sens, de l'anode (+) à la cathode (-) mais empêchent les courants de circuler dans la direction opposée, ce qui pourrait causer des dommages.

La diode la plus populaire auprès des amateurs est la diode électroluminescente ou LED. Comme la première partie du nom l'indique, ils sont utilisés pour émettre de la lumière, mais quiconque a essayé de souder le sait, c'est une diode, il est donc important d'avoir une orientation correcte, sinon la LED ne s'allumera pas .

6. Transformateurs - Transfert d'énergie
La fonction des transformateurs est de transférer l'énergie électrique d'un circuit à un autre, avec une augmentation ou une diminution de la tension. Les transformateurs généraux transfèrent l'énergie d'une source à une autre via un processus appelé «induction». Comme pour les résistances, elles régulent techniquement le courant. La plus grande différence est qu'ils fournissent plus d'isolation électrique que de résistance contrôlée en «transformant» la tension. Vous avez peut-être vu de gros transformateurs industriels sur des poteaux télégraphiques; ceux-ci abaissent la tension des lignes de transmission aériennes, généralement plusieurs centaines de milliers de volts, aux quelques centaines de volts généralement nécessaires pour un usage domestique.

Les transformateurs PCB se composent de deux circuits inductifs séparés ou plus (appelés enroulements) et d'un noyau en fer doux. L'enroulement primaire est pour le circuit source - ou d'où viendra l'énergie - et l'enroulement secondaire est pour le circuit de réception - où va l'énergie. Les transformateurs décomposent de grandes quantités de tension en courants plus petits et plus faciles à gérer afin de ne pas surcharger ou surcharger l'équipement.

7. Circuits intégrés - centrales électriques
Les circuits intégrés ou circuits intégrés sont des circuits et des composants qui ont été rétrécis sur des plaquettes de matériau semi-conducteur. Le grand nombre de composants pouvant être installés sur une seule puce est à l'origine des premières calculatrices et désormais des ordinateurs puissants, des smartphones aux supercalculateurs. Ce sont généralement les cerveaux d'un circuit plus large. Le circuit est généralement enfermé dans un boîtier en plastique noir qui peut être de toutes formes et tailles et avoir des contacts visibles, qu'il s'agisse de conducteurs sortant du corps ou de plages de contact directement sous des puces BGA par exemple.

8. Oscillateurs à cristal - Minuteries précises
Les oscillateurs à cristal fournissent l'horloge dans de nombreux circuits qui nécessitent des éléments de synchronisation précis et stables. Ils produisent un signal électronique périodique en faisant osciller physiquement un matériau piézoélectrique, le cristal, d'où le nom. Chaque oscillateur à cristal est conçu pour vibrer à une fréquence spécifique et est plus stable, économique et a un petit facteur de forme par rapport aux autres méthodes de synchronisation. Pour cette raison, ils sont couramment utilisés comme chronomètres précis pour les microcontrôleurs ou plus communément, dans les montres-bracelets à quartz.

9. Potentiomètres - Résistance variée
Les potentiomètres sont une forme de résistance variable. Ils sont généralement disponibles dans les types rotatifs et linéaires. En tournant le bouton d'un potentiomètre rotatif, la résistance est modifiée lorsque le contact du curseur est déplacé sur une résistance semi-circulaire. Un exemple classique de potentiomètres rotatifs est le contrôleur de volume sur les radios où le potentiomètre rotatif contrôle la quantité de courant vers l'amplificateur. Le potentiomètre linéaire est le même, sauf que la résistance varie en déplaçant le contact coulissant sur la résistance de manière linéaire. Ils sont parfaits lorsqu'un réglage fin est nécessaire sur le terrain.  

10. SCR (redresseur contrôlé par silicium) - Contrôle de courant élevé
Également connus sous le nom de thyristors, les redresseurs contrôlés au silicium (SCR) sont similaires aux transistors et aux diodes - en fait, ce sont essentiellement deux transistors travaillant ensemble. Ils ont également trois fils, mais se composent de quatre couches de silicium au lieu de trois et ne fonctionnent que comme des commutateurs, pas comme des amplificateurs. Une autre différence importante est qu'une seule impulsion est nécessaire pour activer l'interrupteur, alors que le courant doit être appliqué en continu dans le cas d'un seul transistor. Ils sont plus adaptés à la commutation de plus grandes quantités d'énergie.

11. Capteurs
Les capteurs sont des dispositifs dont la fonction est de détecter les changements des conditions environnementales et de générer un signal électrique correspondant à ce changement, qui est envoyé à d'autres composants électroniques du circuit. Les capteurs convertissent l'énergie d'un phénomène physique en énergie électrique, et ils sont donc en fait des transducteurs (convertissent l'énergie sous une forme en une autre). Ils peuvent être n'importe quoi, d'un type de résistance dans un détecteur de température à résistance (RTD), à des LED détectant les signaux entrants, comme dans une télécommande de télévision. Il existe une grande variété de capteurs pour divers stimuli environnementaux, par exemple les capteurs d'humidité, de lumière, de qualité de l'air, de toucher, de son, d'humidité et de mouvement.

12. Commutateurs et relais - Boutons d'alimentation
Composant basique et facilement négligé, l'interrupteur est simplement un bouton d'alimentation pour contrôler le flux de courant dans le circuit, en commutant entre un circuit ouvert ou fermé. Leur apparence physique varie un peu, allant du curseur, du bouton rotatif, du bouton-poussoir, du levier, de la bascule, des interrupteurs à clé et la liste est longue. De même, un relais est un interrupteur électromagnétique actionné via un solénoïde, qui devient comme une sorte d'aimant temporaire lorsque le courant le traverse. Ils fonctionnent comme des interrupteurs et peuvent également amplifier de petits courants en courants plus importants.

13. Batteries - Fourniture d'énergie
En théorie, tout le monde sait ce qu'est une batterie. Peut-être le composant le plus acheté de cette liste, les batteries sont utilisées par plus que de simples ingénieurs électroniciens et amateurs. Les gens utilisent ce petit appareil pour alimenter leurs objets de tous les jours; télécommandes, lampes de poche, jouets, chargeurs, etc.

Sur un PCB, une batterie stocke essentiellement de l'énergie chimique et la convertit en énergie électronique utilisable pour alimenter les différents circuits présents sur la carte. Ils utilisent un circuit externe pour permettre aux électrons de circuler d'une électrode à l'autre. Cela forme un courant électrique fonctionnel (mais limité).

Le courant est limité par le processus de conversion de l'énergie chimique en énergie électrique. Pour certaines batteries, ce processus pourrait se terminer en quelques jours. D'autres peuvent prendre des mois ou des années avant que l'énergie chimique ne soit complètement épuisée. C'est pourquoi certaines piles (comme les piles des télécommandes ou des contrôleurs) doivent être changées tous les quelques mois, tandis que d'autres (comme les piles des montres-bracelets) mettent des années avant d'être toutes épuisées.



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Fonction de carte de circuit imprimé - Pourquoi avons-nous besoin de PCB?

Les PCB se trouvent dans presque tous les appareils électroniques et informatiques, y compris les cartes mères, les cartes réseau et les cartes graphiques aux circuits internes des lecteurs de disque dur / CD-ROM. En termes d'applications informatiques nécessitant de fines traces conductrices, telles que les ordinateurs portables et les ordinateurs de bureau, elles servent de base à de nombreux composants informatiques internes, tels que les cartes vidéo, les cartes contrôleur, les cartes d'interface réseau et les cartes d'extension. Ces composants se connectent tous à la carte mère, qui est également une carte de circuit imprimé.


Les PCB sont également fabriqués par un processus photolithographique dans une version à plus grande échelle de la façon dont les chemins conducteurs dans les processeurs sont fabriqués. 


Bien que les PCB soient souvent associés aux ordinateurs, ils sont utilisés dans de nombreux autres appareils électroniques en plus des PC. Par exemple, la plupart des téléviseurs, radios, appareils photo numériques, téléphones portables et tablettes comprennent une ou plusieurs cartes de circuits imprimés. Cependant, les PCB trouvés dans les appareils mobiles ressemblent à ceux trouvés dans les ordinateurs de bureau et les gros appareils électroniques, mais ils sont généralement plus minces et contiennent des circuits plus fins.


Pourtant, la carte de circuit imprimé est largement utilisée dans presque tous les équipements / appareils précis, des petits appareils grand public aux énormes machines, FMUSER fournit ici une liste des 10 principales utilisations courantes des PCB (cartes de circuits imprimés) dans la vie quotidienne.


Candidature Exemple
Dispositifs médicaux

● Systèmes d'imagerie médicale

● Moniteurs

● Pompes à perfusion

● Appareils internes

● Systèmes d'imagerie médicale: CT, CLes scanners AT et ultrasoniques utilisent souvent des PCB, tout comme les ordinateurs qui compilent et analysent ces images.

● Pompes à perfusion: Les pompes à perfusion, telles que l'insuline et les pompes d'analgésie contrôlées par le patient, délivrent des quantités précises d'un fluide à un patient. Les PCB contribuent à garantir un fonctionnement fiable et précis de ces produits.

● Moniteurs: La fréquence cardiaque, la pression artérielle, les moniteurs de glycémie et plus encore dépendent des composants électroniques pour obtenir des lectures précises.

● Appareils internes: Les stimulateurs cardiaques et autres appareils utilisés en interne nécessitent de petits circuits imprimés pour fonctionner.


Conclusion: 

Le secteur médical propose continuellement de plus en plus d'utilisations pour l'électronique. À mesure que la technologie s'améliorera et que des cartes plus petites, plus denses et plus fiables deviendront possibles, les PCB joueront un rôle de plus en plus important dans les soins de santé. 


Candidature Exemple

Applications militaires et de défense

● Matériel de communication:

● Systèmes de contrôle:

● Instrumentation :


● Matériel de communication: Les systèmes de communication radio et autres communications critiques nécessitent des PCB pour fonctionner.

● Systèmes de contrôle: Les PCB sont au centre des systèmes de contrôle pour divers types d'équipements, y compris les systèmes de brouillage radar, les systèmes de détection de missiles et plus encore.

● Instrumentation: Les PCB permettent aux membres de l'armée d'utiliser des indicateurs pour surveiller les menaces, mener des opérations militaires et faire fonctionner l'équipement.


Conclusion: 

L'armée est souvent à la pointe de la technologie, de sorte que certaines des utilisations les plus avancées des PCB sont destinées aux applications militaires et de défense. Les utilisations des PCB dans l'armée varient considérablement.


Candidature Exemple
Équipement de sûreté et de sécurité

● Caméras de sécurité:

● Détecteurs de fumée:

● Serrures de porte électroniques

● Détecteurs de mouvement et alarmes antivol

● Des caméras de sécurité: Les caméras de sécurité, qu'elles soient utilisées à l'intérieur ou à l'extérieur, reposent sur des circuits imprimés, tout comme l'équipement utilisé pour surveiller les images de sécurité.

● Détecteur de fumée: Les détecteurs de fumée ainsi que d'autres dispositifs similaires, tels que les détecteurs de monoxyde de carbone, ont besoin de PCB fiables pour fonctionner.

● Serrures électroniques de porte: Les serrures de porte électroniques modernes intègrent également des circuits imprimés.

● Détecteurs de mouvement et alarmes antivol: Les capteurs de sécurité qui détectent les mouvements s'appuient également sur les PCB.


Conclusion: 

Les PCB jouent un rôle essentiel dans de nombreux types d'équipements de sécurité, d'autant plus que de plus en plus de ces types de produits acquièrent la capacité de se connecter à Internet.


Candidature Exemple
LED

● Éclairage résidentiel

● Écrans automobiles

● Écrans d'ordinateur

● Éclairage médical

● Éclairage de la vitrine

● Éclairage résidentiel: L'éclairage à DEL, y compris les ampoules intelligentes, aide les propriétaires à éclairer leur propriété plus efficacement.

● Éclairage de la vitrine: Les entreprises peuvent utiliser des LED pour la signalisation et pour éclairer leurs magasins.

● Écrans automobiles: Les indicateurs du tableau de bord, les phares, les feux de freinage et plus peuvent utiliser des circuits imprimés à LED.

● L'ordinateur affiche: Les circuits imprimés à DEL alimentent de nombreux indicateurs et écrans sur les ordinateurs portables et de bureau.

● Éclairage médical: Les LED fournissent une lumière vive et dégagent peu de chaleur, ce qui les rend idéales pour les applications médicales, en particulier celles liées à la chirurgie et à la médecine d'urgence.


Conclusion: 

Les LED sont de plus en plus courantes dans une variété d'applications, ce qui signifie que les PCB continueront probablement à jouer un rôle plus important dans l'éclairage.


Candidature Exemple

Composants aérospatiaux

● Blocs d'alimentation

● Matériel de surveillance:

● Matériel de communication


● Alimentation de puissance: Les PCB sont un élément clé de l'équipement qui alimente une variété d'aéronefs, de tours de contrôle, de satellites et d'autres systèmes.

● Matériel de surveillance: Les pilotes utilisent divers types d'équipement de surveillance, y compris des accéléromètres et des capteurs de pression, pour surveiller le fonctionnement de l'aéronef. Ces moniteurs utilisent souvent des PCB.

● Équipement de communication: La communication avec le contrôle au sol est un élément essentiel pour assurer la sécurité des voyages aériens. Ces systèmes critiques reposent sur des PCB.


Conclusion: 

L'électronique utilisée dans les applications aérospatiales a des exigences similaires à celles utilisées dans le secteur automobile, mais les PCB aérospatiaux peuvent être exposés à des conditions encore plus dures. Les PCB peuvent être utilisés dans divers équipements aérospatiaux, y compris les avions, les navettes spatiales, les satellites et les systèmes de radiocommunications.



Candidature Exemple
Équipement industriel

● Équipements de fabrication

● Équipements électriques

● Équipement de mesure

● Périphériques internes


● Matériel de fabrication: L'électronique à base de PCB alimente des perceuses et des presses électriques utilisées dans la fabrication.


● Matériel électrique: Les composants qui alimentent de nombreux types d'équipements industriels utilisent des PCB. Cet équipement d'alimentation comprend des onduleurs CC-CA, des équipements de cogénération d'énergie solaire et plus encore.

● Instrument de mesure: Les PCB alimentent souvent des équipements qui mesurent et contrôlent la pression, la température et d'autres facteurs.


Conclusion: 

Alors que la robotique, la technologie IoT industrielle et d'autres types de technologies de pointe deviennent de plus en plus courantes, de nouvelles utilisations des PCB apparaissent dans le secteur industriel.


Applications Exemple

Applications maritimes

● Systèmes de navigation

● Les systèmes de communication

● Systèmes de contrôle


● Systèmes de navigation: De nombreux navires maritimes utilisent des PCB pour leurs systèmes de navigation. Vous pouvez trouver des PCB dans les systèmes GPS et radar ainsi que dans d'autres équipements.

● Systèmes de communication: Les systèmes radio que les équipages utilisent pour communiquer avec les ports et les autres navires nécessitent des PCB.

● Systèmes de contrôle: De nombreux systèmes de contrôle des navires maritimes, y compris les systèmes de gestion du moteur, les systèmes de distribution d'énergie et les systèmes de pilote automatique, utilisent des PCB.


Conclusion: 

Ces systèmes de pilote automatique peuvent aider à stabiliser le bateau, à manœuvrer, à minimiser les erreurs de cap et à gérer l'activité du gouvernail.


Candidature Exemple
Electronique

● Appareils de communication

● Des ordinateurs

● Systèmes de divertissement

● Electroménager


● Appareils de communication: Les smartphones, tablettes, smartwatches, radios et autres produits de communication nécessitent des PCB pour fonctionner.

● Des ordinateurs: Ordinateurs pour circuits imprimés personnels et professionnels.

● Systèmes de divertissement: Les produits liés au divertissement tels que les téléviseurs, les chaînes stéréo et les consoles de jeux vidéo reposent tous sur des PCB.

● Appareils ménagers: De nombreux appareils électroménagers comportent également des composants électroniques et des circuits imprimés, notamment des réfrigérateurs, des micro-ondes et des cafetières.


Conclusion: 

L'utilisation des PCB dans les produits de consommation ne ralentit certainement pas. La proportion d'Américains qui possèdent un smartphone est désormais de 77% et en augmentation. De nombreux appareils qui n'étaient pas électroniques auparavant acquièrent également des fonctionnalités électroniques avancées et font désormais partie de l'Internet des objets (IoT). 


Candidature Exemple
Composants automobiles

● Systèmes de divertissement et de navigation

● Systèmes de contrôle

● Capteurs

● Systèmes de divertissement et de navigation: Les stéréos et les systèmes qui intègrent la navigation et le divertissement reposent sur des circuits imprimés.

● Systèmes de contrôle: De nombreux systèmes qui contrôlent les fonctions de base de la voiture reposent sur des composants électroniques alimentés par des circuits imprimés. Il s'agit notamment des systèmes de gestion du moteur et des régulateurs de carburant.

● Capteurs: À mesure que les voitures deviennent plus avancées, les constructeurs intègrent de plus en plus de capteurs. Ces capteurs peuvent surveiller les angles morts et avertir les conducteurs des objets à proximité. Les circuits imprimés sont également nécessaires pour les systèmes qui permettent aux voitures de se garer automatiquement en parallèle.


Conclusion: 

Ces capteurs font partie de ce qui permet aux voitures d'être autonomes. On s'attend à ce que les véhicules entièrement autonomes deviennent courants à l'avenir, c'est pourquoi un grand nombre de circuits imprimés sont utilisés.


Candidature Exemple
Télécommunications

● Tours de télécommunications

● Matériel de communication de bureau

● Affichages et indicateurs LED


● Tours télécoms: Les tours cellulaires reçoivent et transmettent les signaux des téléphones portables et nécessitent des PCB capables de résister aux environnements extérieurs.

● Matériel de communication de bureau: Une grande partie de l'équipement de communication que vous pourriez trouver dans un bureau nécessite des circuits imprimés, y compris des systèmes de commutation téléphonique, des modems, des routeurs et des appareils de voix sur protocole Internet (VoIP).

● Affichages et indicateurs LED: L'équipement de télécommunications comprend souvent des affichages et des indicateurs LED, qui utilisent des PCB.


Conclusion: 

L'industrie des télécommunications est en constante évolution, tout comme les PCB utilisés par le secteur. Au fur et à mesure que nous générons et transférons plus de données, les PCB puissants deviendront encore plus importants pour les communications.


FMUSER sait que toute industrie qui utilise des équipements électroniques a besoin de PCB. Quelle que soit l'application pour laquelle vous utilisez vos circuits imprimés, il est important qu'ils soient fiables, abordables et conçus pour répondre à vos besoins. 

En tant qu'expert dans la fabrication de PCB d'émetteur radio FM ainsi que fournisseur de solutions de transmission audio et vidéo, FMUSER sait également que vous recherchez des PCB de qualité et économiques pour votre émetteur de diffusion FM, c'est ce que nous fournissons, NOUS CONTACTER immédiatement pour demandes de renseignements gratuites sur les circuits imprimés!



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Principe d'assemblage du PCB: trou traversant ou monté en surface


Ces dernières années, en particulier dans le domaine des semi-conducteurs, une demande accrue pour une plus grande fonctionnalité, une taille plus petite et une utilité supplémentaire est nécessaire. Et il existe deux méthodes pour placer des composants sur une carte de circuit imprimé (PCB), à savoir le montage traversant (THM) et la technologie de montage en surface (SMT)., Ils varient en fonctionnalités, avantages et inconvénients, prenons un regard!


Composants traversants

Il existe deux types de composants de montage traversants: 

Composants de dérivation axiale - faire passer un composant en ligne droite (le long de «l'axe»), avec l'extrémité du fil conducteur sortant du composant à chaque extrémité. Les deux extrémités sont ensuite placées à travers deux trous séparés sur la carte, fournissant au composant un ajustement plus étroit et plus plat. Ces composants sont préférés lorsque vous recherchez un ajustement serré et compact. La configuration du fil axial peut se présenter sous la forme de résistances en carbone, de condensateurs électrolytiques, de fusibles et de diodes électroluminescentes (LED).



Composants de dérivation radiale - faire saillie de la carte, avec ses fils situés sur un côté du composant. Les fils radiaux occupent moins de surface, ce qui les rend préférables pour les panneaux haute densité. Les composants radiaux sont disponibles sous forme de condensateurs à disque céramique.

* Fil axial (en haut) vs fil radial (en bas)


Les composants conducteurs axiaux traversent un composant en ligne droite («axialement»), chaque extrémité du fil conducteur sortant du composant à chaque extrémité. Les deux extrémités sont ensuite placées à travers deux trous séparés dans la carte, ce qui permet au composant de s'adapter plus étroitement et plus plat. 

Généralement, la configuration du conducteur axial peut se présenter sous la forme de résistances en carbone, de condensateurs électrolytiques, de fusibles et de diodes électroluminescentes (LED).

Les composants de fil radial, par contre, dépassent de la carte, car ses fils sont situés sur un côté du composant. Les deux types de composants à trou traversant sont des composants à «double» conducteurs.

Les composants à fil radial sont disponibles sous forme de condensateurs à disque céramique, tandis que la configuration à fil axial peut se présenter sous la forme de résistances en carbone, de condensateurs électrolytiques, de fusibles et de diodes électroluminescentes (LED).

Et les composants de connexion axiale sont utilisés pour leur adhérence à la carte, les conducteurs radiaux occupent moins de surface, ce qui les rend meilleurs pour les cartes à haute densité



Montage traversant (THM)
Le montage traversant est le processus par lequel les conducteurs de composants sont placés dans des trous percés sur un PCB nu, c'est en quelque sorte le prédécesseur de la technologie de montage en surface. La méthode de montage traversant, dans une installation d'assemblage moderne, est toujours considérée comme une opération secondaire et utilisée depuis l'introduction des ordinateurs de deuxième génération. 

Le processus était une pratique courante jusqu'à l'essor de la technologie de montage en surface (SMT) dans les années 1980, date à laquelle on s'attendait à ce qu'il soit complètement éliminé par le trou traversant. Pourtant, malgré une forte baisse de popularité au fil des ans, la technologie traversant s'est avérée résiliente à l'ère des SMT, offrant un certain nombre d'avantages et d'applications de niche: à savoir, la fiabilité, et c'est pourquoi le montage traversant remplace l'ancien point. construction au point.


* Connexion point à point


Les composants traversants sont mieux utilisés pour les produits à haute fiabilité qui nécessitent des connexions plus solides entre les couches. Alors que les composants SMT ne sont fixés que par soudure sur la surface de la carte, les conducteurs de composants à trous traversants traversent la carte, permettant aux composants de résister à plus de stress environnemental. C'est pourquoi la technologie du trou traversant est couramment utilisée dans les produits militaires et aérospatiaux qui peuvent subir des accélérations extrêmes, des collisions ou des températures élevées. La technologie traversant est également utile dans les applications de test et de prototypage qui nécessitent parfois des ajustements et des remplacements manuels.

Dans l'ensemble, la disparition complète des trous traversants de l'assemblage des PCB est une idée fausse. À l'exception des utilisations ci-dessus pour la technologie à trou traversant, il faut toujours garder à l'esprit les facteurs de disponibilité et de coût. Tous les composants ne sont pas disponibles sous forme de packages SMD, et certains composants traversants sont moins chers.


A lire également: Traversant ou montage en surface | Quelle est la différence?


Technologie de montage en surface (SMT)
SMT le processus par lequel les composants sont montés directement sur la surface du PCB. 

La technologie de montage en surface était connue à l'origine sous le nom de «montage plan», vers 1960 et est devenue largement utilisée au milieu des années 80.

De nos jours, pratiquement tout le matériel électronique est fabriqué à l'aide de SMT. Il est devenu essentiel à la conception et à la fabrication des PCB, ayant amélioré la qualité et les performances des PCB dans leur ensemble, et a considérablement réduit les coûts de traitement et de manipulation.  

Les composants utilisés pour la technologie de montage en surface sont ce que l'on appelle des packages de montage en surface (SMD). Ces composants ont des fils sous ou autour du boîtier. 

Il existe de nombreux types d'emballages SMD de formes différentes et fabriqués à partir de différents matériaux. Ces types de packages sont divisés en différentes catégories. La catégorie «Composants passifs rectangulaires» comprend principalement les résistances et condensateurs SMD standard. Les catégories «Small Outline Transistor» (SOT) et «Small Outline Diode» (SOD) sont utilisées pour les transistors et les diodes. Il existe également des packages qui sont principalement utilisés pour les circuits intégrés (CI) tels que les amplificateurs opérationnels, les émetteurs-récepteurs et les microcontrôleurs. Des exemples de packages qui sont utilisés pour les circuits intégrés sont: «Circuit intégré de petite taille» (SOIC), «Quad Flat Pack» (QFN) et «Ball Grid Array» (BGA).

Les packages mentionnés ci-dessus ne sont que quelques exemples des packages SMD disponibles. Il existe de nombreux autres types de packages avec différentes variantes disponibles sur le marché.

Les principales différences entre le montage SMT et le montage traversant sont 
(a) SMT ne nécessite pas de trous à percer à travers un PCB
(b) Les composants SMT sont beaucoup plus petits
(c) Les composants SMT peuvent être montés des deux côtés de la carte. 

La possibilité d'installer un grand nombre de petits composants sur un PCB a permis des PCB beaucoup plus denses, plus performants et plus petits.

En un mot: la plus grande différence par rapport au montage traversant est qu'il n'est pas nécessaire de percer des trous dans le PCB pour créer une connexion entre les pistes sur le PCB et les composants. 

Les conducteurs du composant établiront un contact direct avec les soi-disant PAD sur un PCB. 

Les fils de composants traversants, qui traversent la carte et connectent les couches d'une carte, ont été remplacés par des "vias" - de petits composants qui permettent une connexion conductrice entre les différentes couches d'un PCB, et qui agissent essentiellement comme des fils traversants . Certains composants à montage en surface comme les BGA sont des composants plus performants avec des conducteurs plus courts et plus de broches d'interconnexion qui permettent des vitesses plus élevées. 


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