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Les circuits imprimés sont un support en matériau isolant sur lequel les points d’un circuit électrique sont connectés les uns aux autres au moyen de pistes conductrices qui y sont fixées. Le circuit imprimé sert généralement de support physique pour le placement et la soudure des composants.
Dans le passé, il était courant de fabriquer des cartes de circuits imprimés pour la conception de systèmes à l’aide de techniques artisanales, mais cette pratique est devenue moins courante au fil du temps.
Ces dernières années, la taille des composants électroniques a été considérablement réduite, ce qui implique un espacement plus faible entre les broches pour les circuits intégrés à haute densité. Compte tenu également des fréquences de fonctionnement actuelles des appareils, une très bonne précision dans le processus d’impression des cartes est nécessaire pour garantir des tolérances minimales.
Les circuits imprimés les plus simples sont ceux qui contiennent des pistes de cuivre (fils) sur une seule surface du circuit. Ces cartes sont connues sous le nom de PCB à une couche.
Les plus courants aujourd’hui sont les circuits imprimés à deux couches ou à deux couches. Toutefois, en fonction de la complexité de la conception physique du circuit, il est possible de fabriquer jusqu’à 8 couches ou plus si nécessaire.
PCB signifie Printed Circuit Board, mais nous utilisons l’acronyme en anglais (Printed Circuit Board) afin de ne pas le confondre avec, par exemple, les slots PCI de notre PC.
À quoi sert un circuit imprimé ?
La carte de circuit imprimé est utilisée pour établir une connexion électrique par l’intermédiaire des pistes conductrices mentionnées ci-dessus et pour maintenir mécaniquement, au moyen de la base, un ensemble de composants électroniques.
L’objectif principal de ces circuits électroniques est de permettre au courant électrique d’effectuer un travail utile à notre vie, comme par exemple faire fonctionner des appareils électriques, éclairer, actionner un moteur, parmi beaucoup d’autres. Les cartes électroniques sont utilisées quotidiennement par les humains, car elles sont présentes dans les appareils ménagers, les voitures, les horloges, les caméras de sécurité, les interphones, les jouets, bref, tout ce qui utilise de l’énergie électrique ou une batterie. Les circuits imprimés ont d’innombrables applications.
Conception de circuits imprimés
Un circuit imprimé est fabriqué à partir d’une plaque vierge composée d’une base isolante (carton durci, bakélite, fibre de verre ou plastique souple), qui sert de support, et sur une ou deux faces, une fine feuille de cuivre est déposée, solidement collée à l’isolant qui la recouvre entièrement.
Nous agirons sur cette planche pour faire disparaître tout l’excès de cuivre, en ne laissant que les pistes qui constituent le circuit.
La mise en œuvre actuelle est entièrement automatisée, de sorte que la disposition des éléments et des pistes est conçue à l’aide d’un logiciel, puis transmise aux machines de prototypage, qui produisent la carte de circuit imprimé finie.
Matériaux utilisés pour la conception des circuits :
Si la conception du circuit imprimé est réalisée manuellement, le matériel suivant est nécessaire :
- Règle
- Escadron
- Gomme
- Autres instruments de dessin jugés nécessaires.
- Crayons mi-durs (HB) ou porte-mines pour esquisser le dessin.
- Les mines ne doivent pas être extrêmement dures, car il est généralement nécessaire de les effacer très souvent au début.
- Feuilles de papier millimétré. Si la grille est d’une couleur douce, il sera plus facile de reconnaître la ligne.
Il est ensuite créé à l’aide d’un programme spécifique, qui permet d’effectuer les premiers tests, de rendre le produit et de retoucher les derniers aspects essentiels de la conception.
Assemblage de circuits imprimés
Notre service d’assemblage permet au client de se concentrer sur le cœur de son activité, réduisant ainsi les efforts, le temps et les ressources inutiles de l’entreprise lors de l’assemblage d’un circuit électronique. Nous pouvons ainsi réaliser des économies potentielles en termes de frais de personnel, d’investissement en machines et de coûts d’exploitation.
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Chez Fadesa Ingenieros, nous considérons que la communication bilatérale avec nos clients est un facteur clé de succès pour faciliter le processus d’assemblage. Nous pouvons ainsi vous conseiller sur les éventuelles incohérences et les améliorations de l’efficacité qui peuvent être obtenues avec différents composants et matériaux.
Types de composants de cartes électroniques
Sur chaque carte électronique se trouvent également un certain nombre de composants qui sont toujours présents et dont l’assemblage correct conditionne le fonctionnement des appareils électroniques.
Les types de composants que l’on peut trouver sont les suivants :
Résistances
Il s’agit d’éléments électroniques dont le but est de mettre des barrières au passage du courant électrique à travers eux. Leur caractéristique la plus importante est leur résistance ohmique, qui est donnée par les qualités physiques des matériaux présents dans leur composition. Les résistances peuvent être fixes ou variables en fonction de leur valeur ohmique.
Condensateurs
Dispositifs passifs utilisés en électricité et en électronique, capables de stocker de l’énergie en entretenant un champ électrique. Il se compose de deux armatures métalliques parallèles, généralement en aluminium, séparées par un matériau diélectrique.
Transistors
Les transistors sont des dispositifs qui régulent les flux de courant ou de tension dans un circuit électronique, agissant comme des commutateurs et/ou des amplificateurs de signaux électriques ou électroniques.
Diodes
Elles sont appelées redresseurs, car elles transforment le courant alternatif en courant continu pulsé. Les diodes sont des mécanismes semi-conducteurs qui agissent comme des commutateurs de courant unidirectionnels, classés en fonction du type, de la tension et de la capacité de courant.
Bobines
Il s’agit de composants passifs capables de stocker de l’énergie sous forme de champs magnétiques. Ils sont constitués d’une tête de bobine creuse à un seul conducteur, composée principalement de deux matériaux, le fil de cuivre émaillé ou le fil.
Interrupteurs
Ils sont placés dans un circuit électronique contrôlant les flux d’électricité, ralentissant la circulation des électrons pour permettre la commutation marche/arrêt.
Fusibles
Un fusible coupe le passage du courant électrique lorsque les filaments ou les feuilles métalliques qui les composent se consument. Son emplacement dans un circuit électrique se situe au début, empêchant le courant d’atteindre le circuit s’il augmente, ce qui ruine l’appareil.
Histoire du circuit imprimé
L’inventeur du circuit imprimé serait un ingénieur autrichien du nom de Paul Eisler, qui aurait fabriqué une radio vers 1936.
Vers 1943, des radios ont commencé à être fabriquées à grande échelle pour la Seconde Guerre mondiale et, à la fin de la guerre, les États-Unis ont commercialisé l’invention, mais ce n’est que dans les années 1950 qu’elles sont devenues populaires. Au cours de ces années, la marine américaine a mis au point l’auto-assemblage. Cette méthode consistait à insérer les broches des composants dans la feuille du modèle d’interconnexion, puis à les souder ensemble.
Avant la création des circuits imprimés, on utilisait la connexion point à point, et pour les petites productions ou les prototypes, on utilisait la méthode du fil enroulé.
À l’origine, on utilisait des composants électroniques tels que des broches en cuivre ou en laiton de quelques millimètres de long, pour lesquelles des trous étaient percés dans le circuit.
Ces composants étaient soudés à la carte et passaient à travers les trous. Cette méthode était appelée « through-hole ». Par la suite, grâce aux progrès réalisés dans les techniques de laminage et de gravure des cartes, ce processus a évolué pour devenir ce que l’on fait aujourd’hui. La soudure est effectuée automatiquement par un flux de soudure en fusion, dans une machine à souder à la vague. Le coût associé aux trous qui devaient être percés disparaît grâce au montage en surface.