Les circuits imprimés à 4 couches sont un élément essentiel des composants électroniques qui composent les appareils modernes. Chaque composant électronique a son équivalent électronique quelque part sur le circuit imprimé, et chaque circuit imprimé comporte des trous pour accueillir ces composants électroniques. Mais quelle est la différence entre les circuits imprimés à 4, 6, 8 et 10 couches ? Et pourquoi certains fabricants recommandent-ils certaines épaisseurs plutôt que d'autres ? Voyons cela de plus près.
Combien de couches un circuit imprimé peut-il avoir ?
Le circuit imprimé comporte plusieurs couches, chacune d'entre elles étant un élément essentiel du circuit imprimé fini. Certaines couches sont bien connues, comme la couche supérieure, la couche inférieure, le substrat, etc., mais il en existe d'autres. Ces couches supplémentaires sont appelées « couches fonctionnelles ». Certaines des couches fonctionnelles couramment utilisées sont présentées ci-dessous.
- Couche de révision en cuivre :
Il s'agit de la première couche déposée sur le circuit imprimé. Cette couche est essentielle, car elle détermine la manière dont les autres couches seront déposées. Elle détermine la manière dont les autres couches seront déposées. - Couche de masque de soudure :
il s'agit d'une fine couche qui protège la couche supérieure de l'oxydation. Pour plus de détails sur la protection des circuits imprimés, consultez notre article sur le revêtement des circuits imprimés. - Masque de soudure supérieur :
il s'agit d'une couche de cuivre plus épaisse qui protège la couche supérieure contre l'oxydation. - Masque de soudure inférieur :
il s'agit d'une couche de cuivre plus épaisse qui protège la couche inférieure contre l'oxydation. - Substrat :
il s'agit du matériau de base du circuit imprimé, qui doit être suffisamment dur pour que le circuit imprimé puisse y être fixé. - Film sec :
il s'agit d'un revêtement de résine appliqué sur le substrat. - Film humide :
il s'agit de la dernière étape du processus de fabrication du circuit imprimé, au cours de laquelle la tête d'impression se déplace pour déposer le cuivre. - Couche adhésive :
il s'agit d'une fine couche de cuivre appliquée sur le film humide pour achever le processus de fabrication du circuit imprimé.
PCB à 4 couches
Un circuit imprimé à 4 couches constitue la couche de base de votre carte de circuit imprimé (PCB). La couche de base est l'endroit où sont déposées les pistes pour transférer les signaux entre les composants. La couche de base est en polyimide ou en polyester. Le polyimide est couramment utilisé dans les circuits imprimés militaires, car il présente une rigidité diélectrique très élevée et résiste aux produits chimiques, à l'huile et à la graisse. Le polyester est couramment utilisé dans les circuits imprimés grand public, car il est très flexible et peut être facilement traité à faible tension.
Empilement de circuits imprimés à 4 couches
Il existe 2 types d'empilement pour les cartes PCB à 4 couches :
Empilement 1
– Couche 1 : Signal
– Couche 2 : Masse/Alimentation
– Couche 3 : Alimentation/Masse
– Couche 4 : Signal
Empilement 2
– Couche 1 : Terre
– Couche 2 : Signal/Alimentation
– Couche 3 : Alimentation/Signal
– Couche 4 : Terre
Pour le premier empilement, il est généralement appliqué à une situation où il y a beaucoup de puces sur la carte. Cette solution permet d'obtenir de meilleures performances SI, mais elle n'est pas très bonne pour les performances EMI, qui sont principalement contrôlées par le câblage et d'autres détails. Attention principale : la formation est placée sur la couche de connexion de la couche de signal la plus dense, ce qui favorise l'absorption et la suppression du rayonnement ; augmentation de la surface de la carte pour refléter la règle des 20H.
La deuxième approche est utilisée lorsque la carte dispose de suffisamment d'espace autour de la puce et que la densité des puces est suffisamment faible. Les couches extérieures du PCB fonctionnent comme des lignes de masse, et les couches intermédiaires comme des lignes de signal/alimentation. L'alimentation électrique est acheminée sur la ligne de signal à l'aide d'un fil large, ce qui rend l'impédance du courant d'alimentation faible et l'impédance du chemin microbande du signal faible. Cette structure présente également les performances EMI les plus faibles de tous les PCB à 4 couches.
Avantages des circuits imprimés à 4 couches
- – Plus d'options de routage que les cartes à deux couches ;
- – Peut supporter des courants plus élevés que les cartes à deux couches ;
- – Moins susceptible d'être endommagé par les décharges électrostatiques.
Applications des circuits imprimés à 4 couches
Les circuits imprimés à quatre couches sont utilisés dans diverses applications, notamment :
- – l'électronique automobile ;
- – les télécommunications ;
- – les réseaux informatiques ;
- – les appareils médicaux ;
- – l'aérospatiale et la défense.
PCB à 6 couches
Ensuite, nous avons un circuit imprimé à 6 couches. Tout comme le circuit imprimé à 4 couches, le circuit imprimé à 6 couches est également fabriqué en polyimide ou en polyester. Cependant, dans ce cas, l'épaisseur de chacune de ces couches est augmentée. Cela augmente la rigidité du circuit imprimé et le rend plus durable.
Empilement de circuits imprimés à 6 couches
Afin de gérer la bande passante instantanée élevée et le nombre important de puces, vous devez utiliser une carte à 6 couches. La configuration d'empilement suivante est recommandée :
Empilement 1
– Couche 1 : Signal
– Couche 2 : Masse
– Couche 3 : Signal
– Couche 4 : Alimentation
– Couche 5 : Masse
– Couche 6 : Signal
Empilement 2
– Couche 1 : Masse
– Couche 2 : Signal
– Couche 3 : Masse
– Couche 4 : Alimentation
– Couche 5 : Signal
– Couche 6 : Masse
Pour l'empilement 1, la couche de signal est adjacente à la couche de masse et les couches de masse et d'alimentation sont appariées, ce qui améliore l'intégrité du signal. L'impédance de chaque couche de trace peut être bien contrôlée, et les deux couches sont capables d'absorber efficacement les lignes de champ magnétique. Lorsque les couches d'alimentation et de masse complètes sont présentes, le chemin de retour pour chaque couche de signal est amélioré.
Pour Stackup 2, cette solution ne convient que dans le cas où la densité des composants n'est pas très élevée. Cette pile présente tous les avantages de la pile ci-dessus, et le plan de masse des couches supérieure et inférieure est relativement complet et peut être utilisé comme une meilleure couche de blindage. Il convient de noter que la couche d'alimentation doit être proche de la couche qui n'est pas le côté du composant principal, car le plan inférieur sera plus complet. Par conséquent, ses performances EMI sont meilleures que celles du premier schéma.
Avantages des circuits imprimés à 6 couches
- – Meilleure stabilité mécanique et dissipation thermique ;
- – Densité de routage accrue ;
- – Capacité de transport de courant et de tension plus élevée ;
- – Fiabilité améliorée ;
- – Réduction de la diaphonie ;
- – Réduction des interférences électromagnétiques.
Applications des circuits imprimés à 6 couches
- – Applications numériques et RF à haut débit ;
- – Amplificateurs de puissance ;
- – Dispositifs hyperfréquences ;
- – Applications haute tension/haut courant ;
- – Lignes de transmission à impédance contrôlée ;
- – Blindage EMI/RFI.
PCB à 8 couches
Le circuit imprimé à 8 couches est le plus épais de tous les circuits imprimés. Il est fabriqué en polyimide ou en polyester. Les circuits imprimés en polyimide sont extrêmement durables et flexibles, tout en pouvant être traités relativement facilement par des systèmes automatisés. Les circuits imprimés en polyester sont extrêmement flexibles, mais ne résistent pas aux produits chimiques comme ceux en polyimide. Leur fabrication peut être plus coûteuse que celle des circuits imprimés à moins de couches. Ils nécessitent également une conception et une planification plus minutieuses.
Empilement de circuits imprimés à 8 couches
Il existe de nombreuses façons d'empiler un circuit imprimé à 8 couches, mais voici le meilleur exemple :
– Couche 1 : Signal
– Couche
2 : Masse – Couche 3 : Signal
– Couche 4 : Alimentation –
Couche 5 : Masse
– Couche 6 : Signal
– Couche 7 : Masse
– Couche 8 : Signal
Les couches internes sont généralement utilisées pour transporter les signaux, tandis que les couches externes servent à fournir l'alimentation ou les plans de masse. Cette méthode d'empilement permet de réduire la diaphonie et d'améliorer l'intégrité du signal. De plus, elle offre une très bonne capacité d'absorption du géomagnétisme, grâce à l'utilisation de plusieurs couches de masse.
Avantages des circuits imprimés à 8 couches
- – Réduction de la diaphonie ;
- – Réduction des interférences électromagnétiques ;
- – Réduction des pertes de signal ;
- – Intégrité du signal accrue ;
- – Le circuit imprimé à huit couches offre plus de possibilités de routage que le circuit imprimé à quatre couches ;
- – Un circuit imprimé à huit couches peut supporter une densité de composants plus élevée.
Applications des circuits imprimés à 8 couches
Les circuits imprimés à 8 couches sont souvent utilisés dans les conceptions complexes ou à haute vitesse. Voici quelques utilisations courantes :
- – Cartes d'alimentation électrique ;
- – Cartes de communication ;
- – Cartes de contrôle ;
- – Cartes de signalisation ;
- – Cartes mémoire ;
- – Cartes d'interface ;
- – Cartes d'acquisition de données ;
- – Cartes pour systèmes embarqués.
