Cet article utile s'adresse à tous ceux qui ont déjà entendu parler de cartes nues ou de circuits imprimés zéro. Découvrez leur signification et leur utilité pour vos prototypes et vos conceptions.
Introduction
Il est généralement nécessaire de réaliser de nombreux tests avant d'obtenir un produit électronique finalisé. Au cours de ce processus, vous aurez probablement besoin de nombreux outils de prototypage et de test. Vous rencontrerez alors les termes « circuit imprimé nu » et « circuit imprimé zéro ». Ces cartes sont généralement indispensables lors de la conception.
Au départ, une plaque d'essai peut convenir à la plupart de vos prototypes initiaux. Cependant, elle présente toujours des inconvénients. Les connexions sont temporaires, faciles à démonter et ne tiennent pas compte des contraintes d'agencement du circuit. Au mieux, une plaque d'essai permet de vérifier le bon fonctionnement de vos circuits.
Quel est le rôle des circuits imprimés zéro ?
Les cartes « zéro PCB » sont des plaques comportant des trous en cuivre sans circuit imprimé prédéfini. Le concepteur crée les pistes pour relier ces trous. Comme vous pouvez l'imaginer, les cartes « zéro PCB » fonctionnent comme des plaques d'essai ; il faut cependant souder et connecter les composants entre eux à travers les trous.
Les cartes PCB Zero se déclinent en différentes formes, tailles, couleurs et compositions. La plupart des utilisateurs les trouvent dans les magasins d'électronique spécialisés.
Voici un exemple de circuit imprimé vierge avec des composants soudés. Notez que certains trous sont soudés ensemble pour former les pistes du circuit.
Différents types de circuits imprimés zéro
On trouve généralement deux variantes de circuits imprimés zéro : marron et vert. La variante verte est plus agréable à manipuler que la marron, pour des raisons expliquées ci-dessous.
Circuits imprimés FR1 Zero
Pour réduire les coûts, vous pouvez utiliser la variante brune, souvent appelée FR1 (ou simplement circuit imprimé papier). FR1 signifie « Flame Retardant 1 ». Le FR1 est composé de papier laminé phénolique (d'où son nom). On le trouve généralement sur les circuits imprimés simple face de produits électroniques bon marché comme les chargeurs ou les cartes d'adaptation.
De nombreux projets scolaires utilisent des circuits imprimés FR1 zéro comme cartes principales lors des cours d'introduction à l'électronique.
Circuits imprimés FR4 Zero
L'un des matériaux les plus courants et les plus robustes utilisés dans la fabrication des circuits imprimés est le FR4 standard. Les circuits imprimés FR4 utilisent le FR4 (Flame Retardant 4) comme diélectrique et sont composés de tissu de fibres de verre et de résine époxy. Les circuits FR4 sont plus durables et supportent des températures de fonctionnement plus élevées que les circuits FR1.
Grâce aux caractéristiques mentionnées ci-dessus, les circuits imprimés FR4 zéro sont parfaits comme matériaux de prototypage pour diverses applications, notamment la logique, l'alimentation, la RF, les télécommunications et bien plus encore.
Quel est le rôle des circuits imprimés nus ?
Lors de la conception, vous disposerez toujours de lots de circuits imprimés (PCB) avec un schéma de circuit. Initialement, ces PCB ne comportent aucun composant ; on les appelle donc des PCB nus. Les PCB nus possèdent toutes les couches de détail nécessaires à l'intégration des composants. Ces couches comprennent le masque de soudure, la sérigraphie et les pistes de métallisation. Grâce à ces informations, l'assemblage du circuit imprimé avec les composants sera facilité.
Avant la fabrication d'un circuit imprimé nu, l'utilisateur doit le concevoir. Le concepteur utilise généralement un logiciel de CAO (Conception Assistée par Ordinateur) comme KiCAD, Cadence, OrCAD, EasyEDA ou Fusion. Il génère ensuite les fichiers de fabrication, généralement au format Gerber. Ces fichiers sont indispensables à la fabrication des circuits imprimés nus.
Un circuit imprimé assemblé est un circuit imprimé dont les composants sont insérés, placés et soudés. L'assemblage peut être réalisé manuellement ou à l'aide d'une machine de placement de composants. Il est généralement conseillé de confier l'assemblage à une machine, surtout si le nombre de circuits imprimés à assembler est important.
Test des cartes nues
Après fabrication, les utilisateurs doivent tester minutieusement les cartes nues afin de s'assurer de l'absence de défauts. Ce test doit inclure des vérifications de continuité et de court-circuit. Heureusement, des processus automatisés effectuent ces vérifications après la fabrication des cartes. Vous trouverez ci-dessous les différents processus de test.
Test de montage (test en circuit)
Le test sur banc d'essai, également appelé test en circuit (ICT), est une méthode courante pour tester les cartes de circuits imprimés. Ce procédé utilise un dispositif mécanique muni d'un ensemble de broches conductrices. Ces broches, appelées gabarits de test, entrent en contact avec le circuit imprimé. Une fois en contact, des contrôles électriques sont effectués pour détecter les courts-circuits, les circuits ouverts ou les connexions indésirables.
Il est préférable de préparer vos circuits imprimés nus avant de procéder à un test de montage. Pour ce faire, vous devez prévoir des points de test physiques sur vos cartes. Ces points doivent correspondre aux broches de connexion à ressort qui y seront connectées. Parfois, des vias peuvent servir de points de test s'ils sont compatibles avec les broches de connexion à ressort.
Test de la sonde volante
Lorsque les tests sur banc d'essai ne suffisent pas, ou si vous avez besoin de plus de rapidité et de précision, vous pouvez effectuer un test par sonde mobile. Ce type de test est plus flexible car un bras mécanique se déplace entre les points de test pour réaliser des vérifications électriques. Il est possible de réaliser ce test même en présence de composants. De plus, les ateliers de fabrication peuvent juger coûteux et chronophages la production de gabarits de test non nécessaires pour un test par sonde mobile.
Un test par sonde mobile utilise un bras mécanique robotisé (de type CNC). La précision et la vitesse du bras déterminent les économies réalisées par rapport à un test ICT. Ce type de test, similaire à un test ponctuel sans contact, est généralement plus sûr que les tests ICT qui peuvent endommager les cartes de circuits imprimés.
Conclusion
Vous avez découvert les circuits imprimés nus et les circuits imprimés zéro. Les circuits imprimés nus sont des cartes sans composants, directement sorties de l'usine. Les circuits imprimés zéro sont des cartes de prototypage permettant de tester vos circuits ; ils sont plus fiables et durables que les circuits sur plaque d'essai. Vous avez également découvert différentes méthodes de test. planches fabriquées.