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Qu'est-ce qu'une carte de circuit imprimé ?

Une carte de circuit imprimé permet de regrouper des circuits complexes dans une conception stable et modulaire. Cet équipement prend en charge les composants électroniques du circuit et fournit les connexions de tous ces circuits entre eux. Les cartes de circuit imprimé permettent aux entreprises la production en masse d'appareils électroniques complexes.

Une carte de circuit imprimé est généralement composée de plusieurs couches de matériaux. Elles existent également en version mono ou double face.

Le matériau conducteur est le cuivre, en feuilles, laminé sur une surface non conductrice. Des trous, appelés passages sont percés dans la carte du circuit, permettant la connexion des conducteurs placés sur les différentes couches de la carte.

Les cartes de circuit imprimé disposent d'une variante, appelée circuit de câblage imprimé. Il s'agit d'une carte de circuit imprimé ne comportant aucun composant sur la carte elle-même.

Lorsqu'une carte de circuit imprimé est remplie de composants, elle est quelquefois appelée assemblage de carte de circuit imprimé. Un autre terme également utilisé par l'association des industries électroniques de la connexion (IPC) est assemblage de carte imprimée.

Les cartes de circuit imprimé sont utilisées par les fabricants et les électroniciens amateurs. Le processus de fabrication de ces cartes est suffisamment complexe pour que certains électroniciens amateurs préfèrent les faire fabriquer par un sous-traitant.

La façon la plus simple d'avoir une vision d'ensemble d'une carte de circuit imprimé est d'ouvrir le capot de l'ordinateur de bureau et de regarder les composants qui le font fonctionner. La plus grande carte de circuit imprimé d'un ordinateur est la carte-mère. Cette dernière est connectée aux autres cartes de circuit imprimé par le biais de connecteurs, partiellement décrits ci-après. Ces connecteurs garantissent des connexions électriques stables, et grâce à leur conception, assurent également que les composants lourds, tels que les cartes vidéo ou autres périphériques n'endommagent pas la carte ou tombent sur elle en raison de leur poids propre.

Les derniers ordinateurs ont tendance à présenter des types de connecteurs pour circuit imprimé différents de ceux des anciens ordinateurs, et leur comparaison permet de suivre l'évolution des connecteurs utilisés avec les cartes de circuit imprimé.

De nombreux connecteurs pour circuit imprimé sont dotés d'une sorte de mécanisme de blocage, qui prévient la coupure accidentelle de la connexion. En raison de la nature plutôt fragile de la plupart des cartes de circuit imprimé, il est essentiel de vérifier que le connecteur n'est pas fixé à la carte de circuit imprimé à l'aide de ce mécanisme, avant d'essayer de le démonter en forçant.

 

Conception des cartes

Le processus actuellement utilisé pour produire les cartes de circuit imprimé a été rationalisé et permet aux fabricants de produire des appareils électroniques complexes dans de grandes quantités à des prix abordables.

Un outil de conception automatisé est utilisé pour capturer le schéma du circuit souhaité. Puis, la conception souhaitée est créée, déterminant les dimensions et le modèle requis pour la carte.

Une carte de circuit imprimé peut présenter jusqu'à 12 couches. Cela permet la création de circuits très complexes. En plus de la détermination du nombre de couches d'une carte de circuit imprimée, la prochaine étape consiste à établir le plan de base et le plan servant d'alimentation.

L'impédance de ligne de la carte de circuit est définie, puis la position des différents composants intégrés sur le circuit est déterminée. La prochaine étape consiste à tracer les trajets des signaux, avant création d'un fichier Gerber utilisé pour finaliser la conception des cartes de circuit imprimé.

Alors que la conception des cartes de circuit imprimé constitue un processus lent et laborieux, la fabrication très rapide et à moindre coût de ces cartes permet de compenser cet inconvénient. Après la conception d'une carte de circuit imprimé, elle peut être fabriquée à de nombreuses reprises à un prix relativement faible par rapport aux cartes de circuit soudées individuellement ou réalisées par des connexions point par point.

 

Fabrication de cartes de circuit imprimé

La fabrication des cartes de circuit imprimé constitue également un processus très complexe en plusieurs étapes. Le fichier Gerber susmentionné est utilisé pour concevoir une carte de circuit, mais lorsque cette carte est prête pour la fabrication, les informations sont converties dans un système de PAO.

Grâce à des procédures d'ajout et de suppression, les fabricants sont en mesure de fabriquer des cartes de circuit imprimé strictement identiques entre elles, garantissant ainsi une cohérence idéale des produits électroniques fabriqués.

 

Montage traversant / montage en surface

Les cartes de circuit imprimé peuvent être fabriquées selon un principe de montage traversant ou en surface. Les modèles avec montage traversant requièrent que l'assembleur de la carte de circuit imprimé passe les fils électriques de chaque composant dans des trous sur la carte. Les fils sont soudés des deux côtés pour une meilleure stabilité.

Jusqu'aux années 80, les montages traversants étaient les plus courants sur le marché. Ils ont depuis lors été remplacés par les montages en surface.

Bien que les cartes de circuit avec montage en surface soient apparues au cours des années 60, elles ne se sont pas imposées sur le marché avant les années 90. Ces cartes de circuit imprimé ne nécessitent pas le passage par l'assembleur de fils dans les trous de la carte. Le principe consiste dans ce cas à souder directement les cosses métalliques plates présentes aux extrémités des composants sur la surface de la carte de circuit imprimé. Ceci permet de réduire le poids et les coûts des cartes de circuit imprimé.

Certains composants sont gravés dans la carte de circuit, éliminant ainsi la nécessité d'installer un composant extérieur directement sur la carte ou par le biais des trous.

Certains des composants d'une carte de circuit imprimé peuvent être démontés et recyclés en les dessoudant de la carte et en les fixant sur un nouveau circuit. La plupart des composants des cartes de circuit sont toutefois recyclés simplement avec la carte elle-même, en raison de la difficulté posée par le dessoudage et du faible coût des composants et de la carte de circuit imprimé.

 

Qu’est-ce qu’un connecteur pour circuit imprimé ?

Il existe de nombreux types de connecteurs pour circuit imprimé, ce qui n'est pas surprenant au vu des nombreux composants et équipements liés à ces connecteurs. Certains connecteurs pour circuit imprimé sont conçus pour fonctionner dans des conditions difficiles, pour résister à des charges relativement élevées et pour fournir de la stabilité et de la sécurité dans certaines situations. D'autres connecteurs pour circuit imprimé sont bien plus fragiles.

Les connecteurs pour circuit imprimé sont souvent livrés sous forme de kit, avec les deux extrémités et le matériel requis pour l'installation du connecteur sur la carte. Certains connecteurs pour circuit imprimé fonctionnent avec un seul type de connecteur, alors que d'autres sont conçus pour fonctionner avec des fils dénudés, permettant ainsi une fixation générique des équipements sans obligation de type de connecteur spécifique pour réaliser le circuit.

 

Backplane Connectors

Les Backplane connectors (connecteurs fond de panier) disposent d'une conception parallèle et sont disponibles sur pratiquement toutes les cartes-mères d'ordinateur. Ces connecteurs sont conçus de telle sorte que chaque broche du connecteur soit connectée électriquement avec la même broche correspondante dans tous les autres connecteurs. Cette liaison est appelée bus d'ordinateur.

Les backplane connectors sont souvent utilisés sur les cartes d'extension des ordinateurs. Ils présentent plusieurs variantes en termes de conception, y compris des fonds de panier en papillon, actifs et passifs.

 

Connecteurs DIN 41612

Les connecteurs DIN 41612 sont utilisés dans l'industrie des télécommunications et les applications de données. Ils sont courants sur les appareils basés sur châssis. Ils peuvent être dotés de 1 à 3 rangées de contacts, qui peuvent être connectées le cas échéant.

 

Connecteurs DIN 41617

Les connecteurs DIN 41617 permettent la gestion d'un courant fort, et restent fréquents bien qu'il s'agisse d'anciens connecteurs. Ces connecteurs sont fournis avec trois nombres différents de broches et sont très compacts.

 

Connecteurs FPC

FPC est l'abréviation de Flexible Printed Circuit (circuit imprimé flexible). Les connecteurs FPC sont utilisés dans les applications nécessitant des connexions compactes. Parmi les fonctions de ces connecteurs, l'on compte leur capacité de force d'insertion nulle, des versions à angle droit et une hauteur de profil très faible, cette dernière fonction étant l'une des raisons principales de la popularité de ces connecteurs.

 

Connecteurs IDC

Un connecteur IDC est installé en dénudant un fil à des endroits sélectionnés. L'on obtient ainsi un type de connexion très fiable qui élimine complètement le besoin de dénudage manuel des fils par le concepteur. Il en existe de nombreux modèles. IDC est l’abréviation de « Insulation Displacement Connector » ou connecteur par perforation d’isolant.

 

Cavaliers et shunts

Les cavaliers et shunts sont des connecteurs qui permettent de shunter un circuit électrique en particulier ou de fermer un circuit électrique ouvert. Ces équipements se trouvent fréquemment dans les ordinateurs et les cartes-mères et sont généralement dotés de plusieurs broches pouvant être utilisées avec des cavaliers. Ces broches sont appelées blocs de cavaliers. Il s'agit par principe de petits équipements rectangulaires en plastique contenant un matériau conducteur.

 

Connecteurs LVDS

LVDS est l'abréviation de Low Voltage Differential Signaling (signalisation différentielle basse tension). Les connecteurs LVDS sont utilisés sur des câbles généralement employés dans les applications impliquant des écrans, des écrans de télévision, des écrans de jeu et d'autres usages similaires.

 

Contacts pour connecteur CI

Les contacts pour connecteur CI sont généralement fixés directement sur le circuit imprimé, pour une réalisation en toute simplicité des circuits en ajoutant un câble disposant du connecteur correspondant.

 

Boîtiers pour connecteur CI

Les boîtiers pour connecteur CI constituent une connexion sûre et sécurisée pour les systèmes auxquels ils sont liés. Certains d'entre eux sont dotés de mécanismes de verrouillage permettant une connexion sécurisée.

 

Kits pour connecteur CI

Les kits pour connecteur CI sont généralement fournis avec les deux côtés du connecteur et le matériel requis pour fixer le connecteur sur une carte de circuit imprimé. Il s'agit d'une façon pratique de commander les pièces pour terminer un projet.

 

Accessoires pour connecteur DIN de CI

Les connecteurs DIN offrent un large éventail d'accessoires. Ces connecteurs sont souvent utilisés dans des applications dans lesquelles la contrainte mécanique ou la contamination environnementale peut poser des problèmes, et la plupart des accessoires pour connecteur DIN de CI disponibles augmentent la stabilité de la connexion et l'isolent des dangers.

 

Contacts de connecteur DIN de CI

Les contacts de connecteur DIN de CI sont conçus pour faciliter la connexion d'un connecteur DIN sur une carte de circuit imprimé. Ils sont souvent livrés sous forme de lots, conçus pour fonctionner avec un type de connecteur DIN spécifique. Généralement, ils sont disponibles en plusieurs métaux.

 

Accessoires pour embase CI

Les accessoires pour embase CI englobent des équipements conçus pour protéger les boîtiers contre les risques et faciliter la connexion plus sécurisée des équipements à une carte-mère ou un autre appareil électronique.

 

Embases pour CI

Les embases pour CI constituent l'extrémité mâle de la connexion utilisée sur une carte de circuit. Elles sont généralement dotées de broches, correspondant au connecteur femelle.

 

Barrettes pour CI

Les barrettes pour CI délivrent les broches et les récepteurs de nombreux types de connecteurs de carte de circuit imprimé. Les modèles, styles de montage et tailles disponibles sont très variés.

 

Fiches femelles pour CI

Les fiches femelles pour CI reçoivent le type de connecteur correspondant. Elles peuvent être placées sur la carte de circuit imprimé avec d'autres accessoires, pour rendre la connexion plus stable et sûre.

 

Borniers pour CI

Les borniers pour CI constituent une solution polyvalente pour la liaison d'appareils électroniques. Ils existent avec un grand éventail de configurations, les espacements entre les broches correspondant aux normes métriques et impériales. Certains borniers sont également numérotés pour faciliter le prototypage et l'assemblage de leurs propres équipements aux ingénieurs.

 

Connecteurs RITS

RITS est l'abréviation de Remote I/O Terminal System (système de terminal distant E/S). Les connecteurs RITS facilitent la liaison d'un type de borne aux choix et sont composés d'un système permettant l'insertion et la fixation dans la borne à l'aide de l'appareil, permettant la création de connecteurs génériques.

 

Assemblages de connecteur XFP et SFP

Les connecteurs XPF et SFP sont utilisés dans l'industrie des télécommunications et notamment dans le cadre des connexions de fibres optiques. Les connecteurs SPF ont une conception plus compacte. Les assemblages de connecteurs XFP et SFP englobent les différentes pièces requises pour procéder à un type de connexion au choix. Les boîtiers constituent des protections de la connexion.

 

Accessoires de boîtier XFP et SFP

Les accessoires de boîtier XFT et SFP englobent des équipements conçus pour faciliter le montage des boîtiers et la protection des connecteurs en eux-mêmes contre l'environnement.

 

Boîtiers XFP et SFP

Les boîtiers XFP et SFP fournissent un environnement d'installation sûr aux connexions de fibre optique. Ils sont généralement en métal et peuvent être conçus avec des tailles et des configurations de montage différentes.

 

Connecteurs XFP et SFP

Les connecteurs XPP et SFP sont utilisés pour connecter les lignes de fibres optiques. Il s'agit d'émetteurs-récepteurs conçus pour les connexions à fibre unique de 10 Go.