Le perçage des circuits imprimés consiste à créer des trous précis dans une carte nue afin d'y monter des composants ou de connecter différentes couches. Ce processus doit être réalisé avec précision, car la moindre erreur peut avoir des conséquences désastreuses sur la qualité du circuit imprimé. En maîtrisant le perçage des circuits imprimés, les fabricants et les concepteurs peuvent améliorer la fiabilité de leurs produits. Ce guide complet vous fournira toutes les informations nécessaires.
Top 3 des technologies de perçage de PCB
Le choix de la technologie de perçage des circuits imprimés dépend du type de circuit imprimé, du volume de production et des exigences de précision. Vous trouverez ci-dessous trois technologies de perçage de circuits imprimés largement utilisées.
Chaînes de vente Drigole
Le perçage automatique est piloté par un système à commande numérique (CNC) qui, grâce à un programme informatique, lit les données de conception du circuit imprimé pour réaliser un perçage précis et rapide. La tête de perçage de la machine est équipée d'un système de changement d'outil automatique, compatible avec plusieurs forets de différentes tailles, permettant un positionnement précis, un changement rapide et des opérations de perçage efficaces. Cette technologie de perçage automatique est particulièrement performante pour la production de circuits imprimés à grande échelle.
Fraiseuse à percer
Le perçage sur fraiseuse, également appelé perçage mécanique, est une technique conventionnelle de perçage de circuits imprimés, moins précise mais plus facile à mettre en œuvre. Lors du perçage, l'opérateur fixe manuellement le foret sur la broche de la fraiseuse, puis le guide pour percer avec précision les trous dans le circuit imprimé. Cette technique offre une excellente flexibilité pour le traitement de matériaux spéciaux , les diamètres et les formes de trous non conventionnels. Le perçage sur fraiseuse est particulièrement économique et flexible pour la production en petites séries et le prototypage.
Zone Drigole
Le perçage laser est une technique de pointe qui utilise un faisceau laser de haute puissance pour réaliser un perçage sans contact sur les circuits imprimés. Grâce à la focalisation précise du laser, la matière est vaporisée et ablatée. Le diamètre du faisceau laser détermine le diamètre du trou dans le circuit imprimé, et la profondeur est obtenue par le contrôle du temps d'exposition. Cette technique offre des avantages considérables : haute précision, trous de très petit diamètre, absence d'usure des outils, et elle est particulièrement adaptée au perçage de microvias dans les circuits imprimés multicouches.
Cette méthode de perçage présente également quelques inconvénients, comme l'impossibilité de contrôler précisément la profondeur du trou en l'absence d'une couche d'arrêt métallique et des traces de brûlure sur le bord du trou. Le perçage laser est plus coûteux mais est devenu une technologie incontournable grâce à sa précision inégalée.
Types d' Holes Drempli dans le circuit imprimés
Dans cette section, nous allons aborder les différents types de trous, ainsi que leurs fonctions. Généralement, ils sont divisés en trois catégories : les trous traversants, les trous de composants et les trous mécaniques.
Trous traversants
Les vias sont de minuscules trous dans les circuits imprimés qui ont été plaqués avec du métal. Leur fonction principale est de transporter des signaux électriques, de l'énergie et de la terre entre les différentes couches du circuit imprimé.
- Vias traversants Ils parcourent l'ensemble de la carte de haut en bas, permettant l'échange de signaux entre toutes les couches.
- Vias enterrés sont cachés dans les couches internes du PCB, reliant deux ou plusieurs couches internes différentes. Ce type de vias prend moins de place et convient aux PCB HDI, mais le coût de fabrication est également élevé.
- Vias aveugles sont utilisés pour interconnecter la couche externe du PCB avec une ou plusieurs couches internes, mais ne traversent pas complètement la carte, et ils sont souvent utilisés pour l'optimisation de l'espace de routage.
- Microvias Les trous traversants sont de très petite taille, généralement percés au laser. Ils sont couramment utilisés dans les circuits imprimés HDI pour connecter des couches adjacentes, ce qui permet des conceptions plus compactes.
Trous de composant
Les trous de composants sont utilisés pour monter des composants traversants, en particulier des composants haute puissance (tels que des condensateurs, des résistances, des régulateurs de tension et des amplificateurs opérationnels) pour fournir des connexions électriques et mécaniques fiables et améliorer la dissipation thermique.
Trous mécaniques
Les trous mécaniques sont des trous non conducteurs conçus pour l'assemblage mécanique sur les PCB, principalement utilisés pour fixer des composants mécaniques tels que des connecteurs, des supports, des ventilateurs, etc. Ils contribuent également à la dissipation de la chaleur, en éloignant la chaleur des couches internes du PCB. En outre, les trous mécaniques peuvent aider les PCB à s'aligner avec précision sur les équipements de fabrication automatisés pour rationaliser la production.
Comment percer des trous dans les PCB ?
Il s'agit d'un processus complet qui vous guide tout au long de la procédure précise de perçage du PCB, où chaque trou se trouve à l'emplacement idéal.
Préparation des fichiers de conception
Avant la fabrication des circuits imprimés, le concepteur utilise généralement un logiciel de conception de circuits imprimés pour finaliser leur conception. Une fois la conception terminée, on obtient des fichiers de conception détaillés. Ces fichiers définissent la taille, l'emplacement et les autres spécifications des trous.
Préparation de PCB nus
Le circuit imprimé nu est découpé à la taille appropriée et nettoyé pour le débarrasser de toutes impuretés (poussière ou huile) avant le perçage du circuit imprimé.
Sélection d'outils
Sélectionnez la taille et le type de foret appropriés en fonction des spécifications du trou. Le choix de l'outil est essentiel pour obtenir le trou approprié et minimiser les dommages matériels.
Fixation de PCB
Le circuit imprimé nu est fermement posé sur le banc ou la table de perçage et aligné avec des guides ou des fixations pour l'empêcher de bouger.
Configurer les paramètres de la perceuse
Lors du processus de perçage du PCB, la perceuse possède deux paramètres de réglage clés (vitesse d'avance et vitesse de rotation) qui doivent être adaptés en fonction de la taille du foret, de la qualité de trou requise et du matériau du PCB. Ces paramètres sont optimisés pour trouver l'équilibre parfait entre l'élimination efficace du matériau et la minimisation des risques tels que les dommages au PCB, le délaminage ou l'usure de l'outil.
Exécuter l'opération de forage
Démarrez la perceuse et lorsque la tête de perçage entre en contact avec la surface du PCB, la tête de perçage commence à tourner rapidement tout en exerçant une pression contrôlée vers le bas afin de percer le matériau du PCB et de générer le trou souhaité. Dans le cas de PCB multicouches, il existe un mécanisme d'alignement qui permet au foret de traverser plusieurs couches simultanément.
Nettoyage de forage
Après le perçage du PCB, les trous et la surface du PCB doivent être débarrassés de la poussière et des particules à l'aide d'une brosse douce ou de l'air comprimé.
Inspection des trous
Une fois le perçage du PCB terminé, la qualité des trous doit être rigoureusement contrôlée à l'aide d'équipements tels que l'AOI ou les rayons X. Cela permet de garantir la précision de positionnement des trous, leur taille et d'autres paramètres, garantissant ainsi l'absence de défauts coûteux tels que des trous supplémentaires et des trous qui fuient. Étant donné qu'il n'y a aucun problème avec cette vérification, le PCB peut passer à l'étape suivante.
Facteurs clés à prendre en compte Considérer Lors du perçage des PCB
Lors du perçage des circuits imprimés, voici quelques facteurs clés qui doivent être soigneusement gardés à l'esprit pour obtenir des performances optimales du circuit imprimé.
Foret droit Sélection de bits
Choisir le bon type de foret est essentiel pour obtenir des trous propres et précis.
Les forets courants comprennent :
- Forets diamantés : La pointe du foret diamanté est recouverte d'un revêtement diamanté de qualité industrielle. Grâce à sa dureté et sa résistance à l'usure extrêmement élevées, ce foret est particulièrement adapté au traitement de circuits imprimés en céramique ou de matériaux durs difficiles à traiter avec des forets ordinaires.
- Forets hélicoïdaux : Il s'agit du foret le plus utilisé pour le perçage de circuits imprimés. Il est doté d'une conception à cannelure en spirale qui permet d'éliminer le matériau et d'éliminer les débris pendant le perçage.
- Perceuses laser : Les perceuses laser sont utilisées pour créer des trous extrêmement petits dans des circuits imprimés haute densité qui ne peuvent pas être percés à l'aide d'autres types de forets conventionnels.
Détermination du diamètre du foret :
Le diamètre du foret est un paramètre de base à déterminer lors du perçage des PCB.
- Le diamètre du foret doit correspondre à la taille du fil du composant. Un diamètre trop petit rendra difficile l'insertion du fil dans le trou, tandis qu'un diamètre trop grand entraînera une mauvaise connexion.
- Il est essentiel de maintenir une bague annulaire adéquate (le tampon de cuivre autour du trou percé) pour garantir une soudure fiable.
Rapport hauteur/largeur (AR)
Rapport hauteur/largeur = Profondeur du trou / Diamètre du trou
AR est un rapport profondeur/diamètre du trou qui définit la capacité de dépôt de cuivre du trou. C'est un facteur clé qui a un impact sur le processus de galvanoplastie. Un AR élevé implique que le trou traversant a une grande profondeur et un faible diamètre, et que la solution de placage doit parcourir une distance importante pour couvrir toute la surface intérieure du trou. Il serait difficile de couvrir entièrement le trou, ce qui conduirait à un placage de mauvaise qualité. D'après l'expérience de production, le meilleur AR devrait être :
- Trous traversants : 10:1
- Microvias : 0.75:1
Perceuse-à-Copper Remorques en liquidation
Espace minimum entre le perçage et le cuivre = largeur de la bague annulaire + espace libre entre la bande du masque de soudure
Le jeu entre le foret et le cuivre est la distance minimale autorisée entre le bord du trou de perçage et l'élément en cuivre le plus proche, qui peut être une trace, un tampon ou une autre zone en cuivre. Ce jeu est un paramètre de conception essentiel pour garantir l'intégrité du circuit PCB. Généralement, une valeur de 8 mils ou plus permet d'éviter les courts-circuits causés par les écarts de position du trou de perçage et offre une tolérance suffisante pour la galvanoplastie et l'application de masques de soudure.
Réflexions finales
Le perçage de précision des circuits imprimés permet d'obtenir des circuits imprimés dotés de connexions appropriées, d'une intégrité structurelle et de performances élevées. Du choix de la technologie de perçage appropriée à l'optimisation du rapport hauteur/largeur et du jeu entre le perçage et le cuivre, chaque décision peut avoir un impact considérable sur votre circuit imprimé. À mesure que les circuits imprimés continuent de se miniaturiser, le processus de perçage est plus complexe et plus difficile. Cependant, en maîtrisant ces bases de perçage des circuits imprimés, associées à des techniques avancées et à une inspection rigoureuse, les fabricants peuvent empêcher les circuits imprimés de subir des pannes coûteuses.
