Empilage des couches du PCB

 

Lors de la conception d’un PCB à deux couches, il n’est pas vraiment nécessaire de tenir compte de la construction du PCB à la fabrique. Cependant, lorsque le nombre de couches sur la carte est de quatre ou plus, l’empilement du PCB est un facteur important. L’empilement des couches choisi définit les plages de perçage disponibles pour les vias et peut également avoir un impact sur les performances CEM du produit. Ce post traite des processus de fabrication courants pour les PCB multicouches et des informations que vous devez spécifier dans votre outil de CAO pour faciliter la fabrication.

Construction d’un PCB multicouche


Avant d’examiner la manière dont les empilements de couches sont gérés, il convient de faire un bref rappel de la terminologie et des options de fabrication courantes des PCB.

Le préimprégné est essentiellement de la fibre de verre tissée enduite de résine époxy non durcie.

Un noyau est essentiellement une feuille de cuivre/pré-imprégnée/feuille de cuivre ou feuille de cuivre/pré-imprégnée prête à l’emploi.

Une usine de fabrication de cartes dispose généralement d’un stock de noyaux double-face plaqués de cuivre comme base de départ. Ils perceront, plaqueront et graveront un ou plusieurs de ces noyaux. Ils recouvrent ensuite la carte avec du préimprégné, puis le collent à un autre noyau (ce noyau peut être un noyau de base ou avoir déjà reçu des couches supplémentaires de préimprégné et de feuille de cuivre) ou à une feuille. Plusieurs couches de préimprégné peuvent être utilisées ensemble pour constituer des couches isolantes plus épaisses.

Panneau à 4 couches


Avec une carte à 4 couches, il y a essentiellement deux façons de créer la pile.

Vous pouvez utiliser deux noyaux, percés et plaqués individuellement et collés ensemble avec du préimprégné, puis une dernière passe de perçage/plaquage :

 

La plupart des logiciels de conception de PCB, y compris Proteus Design Suite, appellent ce type d’empilement « paires de couches externes » car les noyaux sont construits de l’extérieur vers l’intérieur.

Vous pouvez également utiliser un noyau qui est percé et plaqué. Ensuite, une couche de préimprégné/feuille est placée de chaque côté de la carte, elle est durcie, gravée, percée et plaquée.

 

 

Sans surprise, on parle de paires de couches internes car les noyaux sont construits de l’intérieur vers l’extérieur.

Lorsqu’un PCB multicouche est construit, un passage séparé de la machine de perçage CNC est nécessaire pour chaque portée de perçage. Cela signifie que, une fois l’empilement des couches établi, il existe un ensemble légal connu de portées de perçage possibles. Par exemple, dans le circuit imprimé à 4 couches dont il a été question précédemment, vous pouvez avoir trois portées de perçage si vous utilisez deux noyaux (paires de couches externes) ou deux portées de perçage si vous utilisez un noyau (paires de couches internes).

 

Configuration de l’outil EDA


Nous pouvons constater que l’empilement des couches dicte les plages de perçage disponibles en utilisant des techniques de fabrication standard. Vous ne pouvez pas, par exemple, avoir un via enterré entre Inner 1 et Inner 2 si votre pile de 4 couches est construite avec des paires de couches externes. Par conséquent, lors de la conception d’un PCB multicouche, la chose la plus importante est de réfléchir à l’utilisation de vos vias et de configurer l’empilement des couches dans votre outil de CAO dès le début. C’est également le moment de spécifier les matériaux, les épaisseurs et les constantes diélectriques de votre PCB. Ces informations ne sont pas seulement utiles pour le fabricant mais peuvent également être utilisées par votre outil CAO ; les épaisseurs de couche, par exemple, peuvent être utilisées pour inclure la profondeur de perçage dans les calculs de correspondance de longueur.

Une fois l’empilement des couches confirmé, l’étape suivante consiste à définir les plages de vias que vous prévoyez d’utiliser. Normalement, l’outil de CAO peut vous y aider et vous empêchera de créer une passe de perçage incompatible avec l’option d’empilement que vous avez choisie. Il peut également choisir automatiquement la meilleure plage de vias à utiliser lorsque des vias sont abandonnés pendant le routage de la carte.

Lorsque vous envoyez votre PCB à la fabrication, toutes ces informations sont normalement exportées dans un document de fabrication qui accompagne les fichiers Gerber.