Fabrication de circuits imprimés : le processus et son efficacité

Les circuits imprimés, ou PCB, sont à la base de la plupart des appareils électroniques et sont réalisés grâce au processus de fabrication des PCB. Ils sont fabriqués en superposant de fines feuilles de cuivre sur un substrat non conducteur, puis en éliminant par gravure l'excès de cuivre pour créer le schéma de circuit souhaité.

Les PCB peuvent être très simples, avec seulement quelques traces de cuivre, ou extrêmement complexes, avec plusieurs couches de circuits interconnectés, formant effectivement un maillage en 3D. Le processus de fabrication doit être soigneusement contrôlé afin de garantir que le PCB fini réponde aux spécifications souhaitées, sans contact manquant ou intermittent.

Plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour créer le schéma du circuit sur une carte de circuit imprimé. Le choix de la méthode dépend de la complexité du motif souhaité. Les principales méthodes courantes, également utilisées dans les deux vidéos ci-dessous, pour créer des motifs de circuit sur les circuits imprimés sont la photolithographie et la gravure.

Étapes de fabrication des PCB

• Photolithography is a process of using light to create the desired circuit pattern on the PCB. This first step of the PCB manufacturing process begins with the application of a photosensitive resist onto the PCB surface, which is then selectively exposed to ultraviolet light through a mask that contains the desired circuit pattern. The exposure hardens the photosensitive material in the areas corresponding to the circuit design, while the unexposed areas remain soft and are subsequently removed during the development phase. This leaves a detailed pattern of the circuit on the board, allowing for the etching of the underlying material to create conductive paths. Photolithography allows for high precision and repeatability, making it possible to produce complex and densely packed circuits that are essential for modern electronic devices.
• Gravure : l'étape suivante consiste à graver le cuivre exposé pour créer le motif de circuit souhaité. Il existe de nombreux produits chimiques de gravure différents qui peuvent être utilisés, en fonction du type de cuivre utilisé et des résultats souhaités. Une fois la solution de gravure appliquée, elle réagit avec le cuivre exposé, l'érodant efficacement tandis que les zones protégées restent intactes. Cette méthode permet de créer des circuits complexes de manière précise et efficace, ce qui en fait une étape essentielle dans la fabrication des appareils électroniques. Des techniques et des équipements de gravure avancés ont été développés au fil du temps pour améliorer la précision et réduire l'impact sur l'environnement, améliorant ainsi les capacités et la durabilité de la production de circuits imprimés. Une fois la gravure terminée, la résine photosensible restante est enlevée, laissant derrière elle le schéma de circuit souhaité sur le circuit imprimé.
• The next step is the application of solder mask, a protective layer that insulates the copper traces and prevents solder bridges during component placement. This is typically done through a process called solder mask application, where a liquid photoimageable film is applied and then cured using UV light.
• Next, the silkscreen process is employed to print component identifiers, logos, or other necessary markings on the board. Following this, the boards undergo a surface finish process, such as hot air solder leveling (HASL), immersion gold, or other methods, to prepare the copper pads for soldering by enhancing their solderability and protecting them from oxidation.
• Drilling is another critical step in PCB Manufacturing, where precise holes are created for component leads and vias, often using computer-controlled machines to ensure accuracy. Once drilling is complete, the boards may undergo plating to coat the drilled holes with copper, creating electrical connections between different layers.
• Finally, electrical testing ensures that the PCB functions as intended by checking for shorts, opens, and other defects. Each of these processes is vital to producing a reliable and high-quality printed circuit board ready for assembly.

Ces étapes sont présentées de manière beaucoup plus détaillée et expliquées dans les deux usines de fabrication de circuits imprimés ci-après, de la prise de commande au contrôle et à l'emballage, ce qui permet d'atteindre les impressionnants KPI suivants

• délai total de livraison entre la prise de commande et l'expédition : 2 à 4 jours
• Plus de 5000 commandes par jour !

et ceci pour des commandes à l'unité, pas nécessairement des clients qui reviennent, pour des pros et des non-pros - ce qui signifie des erreurs potentielles dans la demande -, et quelques contrôles de conception et de qualité au cours du processus. Soyez inspirés !

At PCBway:

And then how its main competitor does it, JLCPCB

Pour plus de détails sur le vocabulaire électronique, les types de circuits imprimés et l'empreinte des composants, reportez-vous à la référence détaillée sur les circuits imprimés et l'électronique Post ou Wikipedia. Fabrication de circuits imprimés page.

Lectures et méthodologies connexes

• Just-In-Time (JIT) inventory management in PCB factories: analyze how JIT inventory methods can reduce holding costs and improve manufacturing efficiency.
• PCB design software: discuss various software tools and techniques for designing PCBs, including schematic capture and layout design.
• Material selection for PCBs: examine the different materials used in PCB manufacturing, such as FR-4, polyimide, and metal-core, and their impact on performance and cost.
• Thermal management in PCBs: investigate methods for managing heat in PCB design and manufacturing, including thermal vias, heat sinks, and thermal interface materials.
• PCB testing and inspection techniques: detail various testing and inspection methods, including automated optical inspection (AOI), in-circuit testing (ICT), and functional testing.
• Environmental considerations in PCB manufacturing: discuss the environmental impact of PCB manufacturing and methods for reducing waste and harmful emissions.
• Advanced PCB technologies: explore advancements in PCB technology, such as flexible PCBs, HDI (High-Density Interconnect) PCBs, and multi-layer PCBs.

Glossary of Terms Used

Automated Optical Inspection (AOI): un processus utilisant la technologie d'imagerie pour détecter les défauts dans les cartes de circuits imprimés et autres assemblages électroniques en analysant les données visuelles par rapport à des critères prédéfinis, garantissant le contrôle de la qualité et le respect des spécifications.

Computed Tomography (CT): Technique d'imagerie médicale utilisant les rayons X et le traitement informatique pour créer des images en coupe du corps, permettant une visualisation détaillée des structures et tissus internes. Elle améliore les capacités diagnostiques en fournissant des représentations tridimensionnelles à partir de données bidimensionnelles.

Cost Per Click (CPC): Modèle de tarification de la publicité numérique où les annonceurs paient une commission à chaque clic sur leur annonce. Il mesure la rentabilité des campagnes en ligne, calculée en divisant le total des dépenses publicitaires par le nombre de clics reçus.

Just In Time (JIT): une stratégie de production qui vise à réduire les coûts d'inventaire en recevant les marchandises uniquement lorsqu'elles sont nécessaires au processus de fabrication, minimisant ainsi le gaspillage et augmentant l'efficacité.

Key Performance Indicator (KPI): une valeur mesurable qui démontre l’efficacité avec laquelle une organisation atteint ses objectifs commerciaux clés, souvent utilisée pour évaluer le succès dans l’atteinte des objectifs.

Printed Circuit Board (PCB): Carte plate en matériau isolant qui supporte et connecte les composants électroniques par des circuits conducteurs, généralement gravés dans des feuilles de cuivre. Elle sert de base à l'assemblage des circuits et facilite les connexions électriques entre les composants.