Les circuits électroniques ont des composants tels que des résistances, des condensateurs, des transistors et des circuits intégrés connectés ensemble pour fabriquer des produits aussi simples qu'une sonnette ou aussi complexes qu'un ordinateur.
Les premiers circuits ont été assemblés à la main, une méthode fastidieuse qui, sous une forme, impliquait de couper, de couper et de souder manuellement de nombreux fils individuels lâches. La fabrication de cette manière était lente et sujette aux erreurs. De plus, le placement des fils variait d'un technicien à l'autre, ce qui rendait difficile la vérification du travail ou la correction des erreurs.
L'invention de la carte de circuit imprimé, également appelée carte de circuit imprimé ou PCB, a conduit à une l'assemblage électronique et a permis la création de circuits avec des centaines de composants - impossible avec travail manuel.
Le PCB typique est construit avec un panneau en fibre de verre époxy et remplace les fils par des « traces » imprimées photographiquement puis gravées chimiquement sur des couches de cuivre. Le résultat est un motif de lignes conductrices solidement liées à la carte et connectant les composants électroniques comme le font les fils.
Types de PCB
De nombreux types de PCB ont été développés à des fins différentes. Un jouet bon marché peut utiliser un simple face circuit imprimé parce que les quelques composants et le petit nombre de traces tiendraient sur un côté. Un circuit plus grand peut nécessiter un double face PCB, qui nécessite des traces des deux côtés pour réaliser toutes les connexions nécessaires.
Des circuits encore plus complexes nécessitent des couches supplémentaires. UNE quatre couches Le PCB a deux couches internes, généralement pour les connexions de terre et d'alimentation aux composants, laissant les deux couches externes pour le câblage entre les composants. Dans ce cas, les couches internes sont de larges plans de cuivre pour une distribution d'énergie de haute qualité et un blindage supérieur contre le bruit - des avantages distincts des PCB par rapport aux cartes câblées à la main.
Les ordinateurs de bureau et portables ont de nombreux circuits intégrés avec des milliers de connexions entre eux. Ils ont besoin d'un multicouche circuit imprimé, qui peut avoir plus de 40 couches et des traces aussi fines qu'un cheveu humain. Ce type de PCB permet à un grand circuit complexe d'occuper une petite surface.
Bien que la plupart des circuits imprimés soient en fibre de verre époxy, d'autres matériaux comme le papier phénolique ou le téflon peuvent être utilisés à la place pour répondre aux exigences du produit. Les circuits imprimés typiques sont rigides, mais ils peuvent également être fabriqués à partir de fines feuilles de plastique résistant à la température qui peuvent être pliées pour s'adapter à des espaces petits ou inhabituels.
Conception et fabrication d'un PCB
Les ingénieurs conçoivent désormais des PCB avec des ordinateurs, qui aident à créer et à vérifier la disposition des composants et le routage des traces entre eux. Le design fini peut ensuite être transmis numériquement à une entreprise spécialisée dans la fabrication de panneaux.
Parce qu'elles peuvent être produites en série à grande vitesse, les cartes de circuits imprimés coûtent beaucoup moins cher qu'une carte câblée à la main équivalente. Contrairement aux cartes câblées à la main, les machines peuvent installer rapidement des composants sur un PCB et les souder tous en même temps.
Avantages supplémentaires des PCB
La technologie des circuits imprimés, avec des connexions à haute densité et des pistes minces, permet l'utilisation d'appareils électroniques de plus en plus petits pour des produits toujours plus compacts. À l'extrême, les composants passifs comme les résistances sont à peine plus gros que des grains de sable; les circuits intégrés peuvent avoir une centaine de connexions emballées dans un espace de la taille d'un ongle.
Étant donné que les PCB fabriqués en série de même conception sont identiques, ils peuvent être facilement testés pour diagnostiquer et réparer les problèmes. Les circuits imprimés ont des traces et des composants clairement définis qui sont étiquetés sur la surface de la carte, deux aides importantes pour les techniciens de service.
En fournissant une base stable pour les composants et en éliminant la variabilité causée par le câblage manuel, les cartes de circuits imprimés ont considérablement augmenté la fiabilité des produits électroniques.
Les pièces ne bougent pas lorsque la carte tremble, ce qui est important pour les PCB dans les véhicules comme les voitures ou les engins spatiaux. Les composants peuvent être localisés de manière à réduire les interférences électroniques entre eux ou provenant de sources extérieures. Un placement cohérent des composants et des traces signifie des performances constantes, essentielles à tous nos appareils modernes complexes, des smartphones aux ordinateurs portables.