Les circuits imprimés, ou cartes de circuits imprimés (PCB), font partie intégrante du fonctionnement de pratiquement tous les appareils électroniques. Ils permettent de disposer les composants électroniques de manière compacte et efficace. Cet article a pour but d'approfondir les principes de fonctionnement des circuits imprimés, leur structure et les principales causes des défauts qui peuvent survenir au cours de leur fonctionnement.
Principe de fonctionnement des circuits imprimés
Le principe de fonctionnement d'un circuit imprimé repose sur l'utilisation d'un substrat isolant pour séparer la couche de cuivre conductrice. Cette disposition permet au courant électrique de circuler le long d'une route prédéterminée, permettant à divers composants d'exécuter des fonctions telles que l'amplification, l'atténuation, la modulation, la démodulation et le codage.
Structure des circuits imprimés
Un circuit imprimé est principalement composé de pastilles, de trous de passage, de trous de montage, de fils, de composants, de connecteurs, de remplissages et de limites électriques. Les types de circuits imprimés les plus courants, en fonction de leur structure en couches, sont les circuits imprimés monocouches (PCB monocouche), les circuits imprimés bicouches (PCB bicouche) et les circuits imprimés multicouches (PCB multicouche).
Composants des cartes de circuits imprimés
Chaque composant d'un circuit imprimé remplit une fonction spécifique :
- Plaque de soudure: Il s'agit d'un trou métallique utilisé pour souder les broches des composants.
- Trou de passage: Ils peuvent être métalliques ou non métalliques. Les trous de passage métalliques sont utilisés pour connecter les broches des composants entre chaque couche.
- Trous de fixation: Ils sont utilisés pour fixer la carte de circuit imprimé.
- Chef d'orchestre: Il s'agit du film de cuivre du réseau électrique utilisé pour connecter les broches des composants.
- Connecteurs: Ils sont utilisés pour connecter les composants sur la carte de circuit imprimé.
- Remplissage: Il s'agit du cuivre déposé pour le réseau de terre, qui peut réduire efficacement l'impédance.
- Limite électrique: Cette limite est utilisée pour déterminer la taille de la carte de circuit imprimé. Tous les composants du circuit imprimé ne doivent pas dépasser cette limite.
Causes des défauts de soudure dans les PCB
Les défauts de soudage des circuits imprimés peuvent être attribués à plusieurs facteurs. L'une des principales raisons est la soudabilité du trou du circuit imprimé. Une mauvaise soudabilité peut entraîner des défauts de soudure virtuels, affectant les paramètres des composants du circuit. Il peut en résulter une instabilité dans la conduction entre les composants de la carte multicouche et les fils de la couche interne, ce qui peut entraîner une défaillance de l'ensemble du circuit.
Facteurs affectant la soudabilité
Les principaux facteurs affectant la soudabilité des circuits imprimés sont les suivants :
Composition et nature de la soudure
La soudure est un élément essentiel du processus chimique de soudage. Elle est constituée de matériaux chimiques contenant un flux. Le métal eutectique commun à bas point de fusion est le Sn-Pb. La teneur en impuretés doit être contrôlée pour éviter que les impuretés ne soient dissoutes par le flux. La fonction du flux est d'aider la soudure à mouiller la surface du circuit de la plaque de soudure en faisant passer la chaleur et en éliminant la rouille. La colophane blanche et l'alcool isopropylique sont généralement utilisés.
Température de soudage et propreté de la surface
Lorsque la température est trop élevée, la vitesse de diffusion de la soudure est alors très élevée. Cela peut entraîner une oxydation rapide de la carte de circuit imprimé et de la surface de la soudure, ce qui provoque des défauts de soudage. La contamination de la surface du circuit imprimé peut également affecter la soudabilité et créer des défauts. Ces défauts comprennent des perles d'étain, des boules d'étain, des circuits ouverts et de la brillance.
La compréhension de la structure et du principe de fonctionnement des circuits imprimés, ainsi que des facteurs susceptibles d'entraîner des défauts de soudure, est cruciale pour la fabrication et la maintenance des appareils électroniques. En abordant ces questions, nous pouvons garantir le fonctionnement fiable et efficace de nos appareils.
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