Le principe de fonctionnement d'une carte PCB

Si les appareils électroniques peuvent remplir différentes fonctions, c'est parce que la carte de circuit imprimé interne leur confère diverses capacités. Nous désignons généralement la carte de circuit imprimé de l'équipement par le terme PCB, qui n'est en fait pas le nom correct. La carte de circuit imprimé elle-même ne peut pas fonctionner, elle sert de support à l'équipement électronique, et la carte PCBA est le corps principal qui fait fonctionner l'équipement électronique.

Le smartphone que vous utilisez possède une ligne longue et épurée. La principale fonction de ces lignes est d'intégrer les dispositifs matériels du téléphone mobile dans un seul et même... PCBAIl s'agit notamment du Wi-Fi, de l'antenne, du GPS, du capteur d'empreintes digitales, etc. Dans le contenu suivant, FS Technology prendra un téléphone portable comme exemple pour vous montrer comment fonctionne le PCB.

Connaissances de base sur les PCBA

Le développement du PCBA est très rapide. Les humains n'ont jamais su ce qu'était un PCBA, et il n'a fallu qu'un siècle pour comprendre le principe de fonctionnement des circuits imprimés et devenir le cœur de l'industrie électronique. Les circuits imprimés ont été inventés pour la première fois en 1936 par l'Autrichien Paul Eisner. Son développement a été favorisé par l'utilisation de cette technologie dans les équipements radio par l'armée américaine, la technologie devenant plus connue aux États-Unis. En 1948, la capacité de fonctionnement des PCBA a été reconnue dans le monde entier et utilisée à des fins commerciales. Au milieu des années 1950, les cartes de circuits imprimés sont devenues monnaie courante dans la vie quotidienne des gens. Comme les circuits imprimés dominent l'industrie de la fabrication électronique, on s'intéresse de plus en plus au fonctionnement des circuits imprimés.

Vous avez peut-être déjà vu une carte comme celle-ci, de couleur verte ou autre. Ce qui semble être une simple carte de circuit imprimé est en fait un labyrinthe multicouche composé de centaines de fils de cuivre. Le circuit imprimé fournit un support et un blocage efficace pour tous les composants montés sur sa surface, et les lignes au milieu de la carte constituent une plateforme de communication et de collaboration entre les composants.

PCB VS PCBA

Pour les praticiens du secteur non-PCBA, il est facile de confondre les notions de PCB et PCBA. En fait, PCB est l'abréviation de circuit imprimé, et PCBA est l'abréviation d'assemblage de circuit imprimé. Il existe des différences essentielles entre les deux. Habituellement, nous appelons le motif conducteur formé par la combinaison du circuit et du composant imprimé sur le matériau isolant selon la conception prédéterminée le PCB, et la carte sur laquelle les composants électroniques ont été installés est appelée PCBA.

Comment fonctionnent les PCB

Les circuits imprimés sont fabriqués en isolant la couche conductrice de la feuille de cuivre de surface à travers le matériau isolant de la base du circuit, ce qui permet au courant de circuler à travers divers composants le long d'un parcours prédéfini, pour finalement réaliser des fonctions telles que la production de puissance, l'amplification, l'atténuation, la modulation, la démodulation et le codage. Il s'agit d'une description d'un Site web du gouvernement du PCBA. Il se peut qu'il ne soit pas facile à comprendre pour les non-initiés de l'industrie. FS Technology va démonter le principe de fonctionnement de l'ensemble de la téléphone portable PCBA pour vous montrer.

Connexion des traces du PCBA aux composants

Pour comprendre le fonctionnement d'une carte de circuit imprimé, il faut commencer par sa composition. L'ensemble du circuit imprimé est composé de cartes nues et de composants, tels que des micro-puces, des résistances, des condensateurs et des connecteurs. Les fabricants fixent les composants sur le PCB par soudure ou par d'autres techniques. Prenons l'exemple d'un PCB simple face, une carte dont les composants électroniques et les fils ne se trouvent que sur un seul côté de la carte. Habituellement, nous montons les composants sur une carte non conductrice en Montage SMT la technologie ou PCBA Montage DIP et les connectent par de petits chemins appelés traces. Les traces permettent aux composants électriques de la carte entière de fonctionner en les mettant sous tension. Tous les dispositifs matériels ne sont pas directement montés sur le PCB, les composants tels que les moniteurs et les caméras sont fixés au PCB par des connecteurs et des câbles plats.

Le principe de fonctionnement des circuits imprimés double face et multicouches consiste à introduire un gaz de traitement (Ar, N2, O2, etc.) dans la liaison sous vide poussé, et le gaz est ionisé en plasma. Sous l'action du champ électrique, ces plasmas se déplacent respectivement vers le haut potentiel et le bas potentiel. Les groupes atomiques qui se déplacent vers le bas potentiel bombardent la cible (le cuivre), de sorte que les atomes de cuivre sont arrachés du cuivre, et finalement recouverts sur le substrat (FRP), c'est-à-dire le stratifié plaqué de cuivre. Il s'agit d'une méthode physique traditionnelle, qui présente les avantages de ne pas polluer et d'être une technologie mature. L'inconvénient est que l'efficacité est lente et que le cycle est long. Si vous voulez vous rendre compte rapidement de la Processus de fabrication des PCBSi vous avez besoin d'une carte de circuit imprimé, vous pouvez créer le motif gravé à l'avance, puis former le circuit imprimé de la manière décrite ci-dessus. Le trou intérieur pour la connexion peut également être plaqué avec du cuivre métallique pour le rendre métallisé.

L'image ci-dessous est la carte PCB prise par FS Technology à travers les rayons X. La zone sombre sur la figure représente le fil ou la trace, et sa partie est constituée d'un matériau isolant non conducteur en fibre de verre tissée et d'un adhésif en résine époxy FR4. Sur cette image radiographique, vous pouvez voir que même si de nombreux fils sont empilés les uns sur les autres sur la carte, ils ne sont pas en contact les uns avec les autres.

Carte de circuit imprimé photographiée par rayons X

L'image ci-dessous représente la clé du fonctionnement et de la fonction de la carte de circuit imprimé du téléphone portable - la micropuce, appelée système sur puce ou SoC en abrégé. Comme elle est montée dans une grille de points de connexion sur le circuit imprimé (les plots du réseau bleu à billes), le concentrateur est relié à un fil ou à une trace qui traverse le circuit imprimé. Il existe également de nombreux plots sur le PCBA où sont montées d'autres micro-puces, telles que des puces mémoire et des puces sans fil, ainsi que des résistances, des condensateurs et d'autres composants.

SoC dans le PCBA

Ensuite, concentrons-nous sur un petit ensemble de fils. Comme mentionné ci-dessus, il y a beaucoup de fils à l'intérieur du téléphone, et la longueur totale de ces fils peut faire le tour d'un terrain de football. Dans l'image ci-dessous, nous pouvons voir qu'il y a 15 traces reliant le SOC et la caméra arrière de 16MP, si plus de traces sont utilisées, cela signifie que plus de données peuvent être envoyées. Si vous regardez attentivement, vous verrez que comme ces traces sont nombreuses, elles sont indépendantes les unes des autres. Pour faciliter la compréhension des traces, le schéma ci-dessous ne montre qu'un seul ensemble de fils, mais les traces dans le téléphone sont en fait acheminées le long du bord de la carte de circuit imprimé et reliées à un câble plat à l'écran tactile. Toutes ces minuscules lignes de signaux doivent passer par le mobile Carte PCBA pour travailler. PS : La largeur est inférieure à 1 mm.

15 traces de PCB bien disposées

En bref, le PCB permet à chaque composant de se connecter au SoC ou à une autre puce électronique par le biais de centaines de fils et est organisé de manière assez précise.

La composition de la carte PCB

Le circuit imprimé de ce smartphone est en fait constitué de dix couches conductrices, dont les couches supérieure et inférieure sont utilisées pour monter le circuit imprimé de l'appareil. Composants PCBA et agissent comme des antennes multiples. Pour qu'il fonctionne correctement, des plans d'alimentation et de masse sont inclus sur chaque carte de circuit imprimé. En outre, le plan de masse a également les fonctions de blindage électromagnétique et de dissipation de la chaleur. Les quatre autres couches intermédiaires sont utilisées pour transporter toutes les lignes de communication ou lignes de signaux. Chaque couche conductrice contient du cuivre et des isolants en fibre de verre et en époxy. Le PCBA pour smartphone présenté ici ne comporte que 10 couches conductrices, mais dans d'autres applications, il peut y avoir de 2 à 50 couches supplémentaires. FS Technology peut produire des PCBA multicouches comportant jusqu'à 56 couches.

Carte PCBA à dix couches conductrices

En outre, sur le dessus et le dessous du PCBA se trouve une couche de masque de soudure coloré, qui agit comme un isolant électrique et rend ainsi les plots des composants disponibles. Au-dessus, il y a une sérigraphie, comprenant de l'encre pour le marquage et des lettres indiquant l'emplacement des composants.

Masque de soudure coloré pour PCBA

Pour que la carte de circuit imprimé fonctionne correctement, le signal doit passer par chaque couche de cuivre conductrice et le matériau isolant entre elles. Ce smartphone possède dix couches distinctes de cuivre conducteur et un matériau isolant entre chaque couche. Comment le signal se propage-t-il d'une couche à l'autre ?

Les couches du PCB remplissent cette fonction en perçant ou en métallisant les signaux à travers des vias ou des interconnexions verticales. Ces vias relient les fils de chaque couche les uns aux autres, connectant ainsi plusieurs composants et réalisant le travail des cartes multicouches. Il y a trois types de vias qui peuvent être réalisés avec le Fabrication de PCB la technologie des fabricants chinois.

  • Trou traversant : un trou allant de la couche supérieure à la couche inférieure.
  • Vias aveugles : Les vias aveugles relient la couche supérieure ou inférieure à la couche intermédiaire.
  • Vias enterrés : alors que les vias enterrés connectent les couches internes

Trois types de vias dans le PCBA

Comme ce processus nécessite de traverser de nombreuses couches, lors de la traversée de couches conductrices non connectées, le cuivre autour des vias de cette couche est retiré. Si nous prenons une radiographie pour examiner les pastilles sur le dessus du PCB pour le montage, vous pouvez voir trois ensembles de fils courant dans des directions différentes, tandis que des trous traversent chaque couche.

Ces fils complexes existent sur le PCB au centre du téléphone, et ils sont tellement incroyables. Chaque modèle de smartphone est différent en termes de forme et de spécification, de sorte que les ingénieurs doivent utiliser Outils de conception de PCB pour concevoir différents types de PCBA. Par exemple, certains téléphones mobiles ont des cartes PCB supérieures et inférieures distinctes, la plus grande étant appelée carte principale et la plus petite, carte fille.

Dessin de démontage du PCBA d'un téléphone portable

Autre détail important, le circuit imprimé est plus léger, ne pesant qu'une cuillère à soupe d'eau, et s'intègre parfaitement dans votre téléphone. Les ingénieurs innovent constamment pour rendre les puces, les résistances, les condensateurs, les inductances et les connecteurs aussi petits que possible, certains composants étant plus petits qu'une puce.

Des composants PCBA plus petits qu'une puce

Dans le passé, les conceptions de cartes PCBA utilisaient des composants qui prenaient trop de place sur la carte et sur le tableau. Comme le mécanisme de montage de ces composants consiste à faire passer les broches à travers les trous de connexion, ces anciennes conceptions sont appelées composants à trous traversants. Mais ici, ces composants sont des composants SMD montés par la technologie d'assemblage SMT.

Ce qui précède est un résumé de l'article "How does a PCB board work" de FS Technology. Je pense qu'après avoir lu cet article, vous avez une compréhension profonde du PCBA, et si vous voulez essayer de faire votre propre... Carte de visite PCBVous trouverez les étapes détaillées dans notre article de blog.

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