Production d'un PCB

Phases préparatoires en ingénierie

Une fois votre commande de prototypes passée, l’objectif est que vos circuits imprimés partent en production sous 24h après réalisation d’étapes essentielles.

Cela commence avec notre équipe d’ingénierie en Allemagne et en Inde qui va travailler sur l’analyse de vos données et leur retranscription en ingénierie de production, pour déterminer toutes les étapes nécessaires à la fabrication de votre PCB et si le système de pooling peut s’appliquer.

Les circuits rigides de technologies standards sont produits en système de pooling = différents circuits sont produits sur un même panneau de production. Cela permet d’optimiser le taux de remplissage en production et de proposer des tarifs plus compétitifs.

Pour les autres technologies, les circuits sont fabriqués sur un panneau de production dédié à votre commande, comme dans nos autres usines Würth Elektronik.

A l’issue de ces étapes, vous aurez reçu une validation de votre commande avec les éventuelles adaptations du prix suite aux clarifications techniques.

Enfin, les programmes numériques de découpe / perçage des circuits peuvent maintenant être générés. La production est lancée.

Planification de la production et approvisionnement matière

Après les phases préparatoires d’ingénierie, le planning de production est défini. L’optimisation de nos panneaux de production en est la clé. En moyenne, nous avons dans l’usine 550 panneaux de production par jour.

Dès que le planning est terminé, le lancement en production est immédiat, car nos matières standard nous permettent d’avoir un stock permanent.

Impression des couches

Le design que vous avez défini doit maintenant être reproduit sur la matière. Après l’avoir prélavé, le cuivre est rendu rugueux sur sa surface. Une résine photosensible est alors appliquée sur la totalité de sa surface, sous une lumière contrôlée.

L’image de la couche interne (pistes et pastilles) est directement insolée par un laser qui permet de durcir la résine sur les parties de cuivre qui resteront en fin de process. La résine non durcie est alors enlevée pour faire apparaitre le cuivre qui sera gravé. La gravure consiste à enlever le cuivre visible.

Après la gravure, la résine est enlevée pour laisser apparaître l’image finale de la couche interne. Une fois cette opération réalisée, les différentes couches sont pressées entre elles, avant de répéter les mêmes opérations de gravure pour les couches externes.

Construction du multi-couches

Après la production des couches internes du PCB, la structure des couches est finalisée avec différentes combinaisons de préimprégnés (prepregs de matière FR4). L’assemblage des couches est réalisé manuellement par un opérateur, puis pressé à chaud sous vide, ceci avant le perçage.

Selon le nombre de couches et la complexité de l’empilage, l’étape de pressage peut être répétée plusieurs fois. Un travail de précision et sans poussière est la base pour éviter l’inclusion de corps étrangers entre les couches et un mauvais alignement de ces dernières.

Avant le passage à l’étape suivante, le panneau de production est nettoyé et l’excédent de matière retiré.

Perçage - Etablissement de la connexion entre les couches (partie 1)

Afin de connecter les différentes couches d’un circuit entre elles, les PCBs passent par un processus mécanique, le perçage.

Tout d’abord, les trous de fixation et les trous de registration sont réalisés dans le panneau de production afin d’ajouter des repères pour les machines en production. Cette étape est réalisée automatiquement par rayons X sur les couches internes.

Les panneaux de production sont ensuite chargés dans les machines de perçage de manière individuelle. Chacun des chargeurs peut contenir jusqu’à 20 paquets de perçage qui sont traités en fonction de l’urgence. Avant la création des vias et des trous de composants, le modèle de perçage est aligné à nouveau grâce aux éléments de registration définis précédemment.

Les forets de diamètre de 0.2 à 6 mm commencent alors à percer la matière à une allure allant jusqu’à 300.000 tours / minute. Avant de passer à la métallisation des trous traversants, les panneaux sont vérifiés pour d’éventuelles bavures de cuivre ou d’offsets (décalages).

Procédés chimiques - etablissement de la connexion entre les couches (partie 2)

Après avoir réalisé les perçages, les panneaux de production sont prêts pour la métallisation des trous traversants. Dans un 1er temps, un nettoyage est réalisé pour supprimer les copeaux, bavures de cuivre. Suffisamment de cuivre est ensuite ajouté afin de métalliser l’intérieur des trous et ainsi permettre la liaison électrique entre les différentes couches. Ensuite, le cuivre est amené sur le dessin des pistes des couches externes jusqu’à obtenir l’épaisseur de cuivre désirée. A ce stade, le circuit imprimé est déjà fonctionnel.

Lors de la prochaine étape de production, le vernis épargne photo sensible est appliqué sur les deux faces du panneau de production grâce à une impression en sérigraphie. Il est ensuite exposé et développé en fonction de la taille des ouvertures souhaitées. La polymérisation du vernis épargne sous la chaleur permet sa durabilité et sa résistance.

Les ouvertures de vernis épargne créées sont alors recouvertes par une surface soudable via un procédé chimique. Notre standard est du Nickel/Or chimique (ENIG) avec une épaisseur de Nickel de 4-7 µm et d’Or de 0.05-0.1 µm. La finition sert à améliorer la soudabilité et la durabilité du PCB.

Si le client le souhaite, nous ajoutons une sérigraphie avant de passer aux derniers processus mécaniques.

Découpe finale : par fraisage

Une fois les procédés chimiques terminés, nos panneaux de production retournent aux procédés mécaniques. La fin de la production est proche.

Tout d’abord, les lignes de rainurage sont réalisées si besoin et les séparations des panneaux de livraison sont définies. Le contour est ensuite fraisé, permettant de séparer les circuits/flans des différentes commandes client. Nous pouvons placer jusqu’à 6 commandes client différentes sur un même panneau de production.

Selon le diamètre de fraisage, défini en général par le contour du PCB, les différentes commandes peuvent être fraisées individuellement (panneau de production par panneau de production) ou en même temps (par paquet de panneaux de production) pour optimiser la machine.

Les PCBs sont ensuite nettoyés afin d’enlever toute poussière ou bavure de matière. Ils peuvent ensuite être contrôlés correctement.

Contrôle final et expédition

Après leur nettoyage, chaque PCB est vérifié en fonction des documents de production. En plus d’un contrôle optique qui vérifie la présence de rayures, la conformité dimensionnelle est également contrôlée. Pour ce faire, différents outils sont utilisés, dont une loupe grossissante, un pied à coulisse, une caméra grossissante ou des piges de contrôle. C’est également à ce moment qu’est éditée l’attestation de conformité à la commande, si vous en avez fait la demande.

Ensuite, les circuits imprimés sont emballés et étiquetés afin de les conserver dans les meilleures conditions et de les identifier rapidement. Notre service expéditions les récupère ensuite pour les conditionner dans nos boîtes rouges facilement reconnaissables. Nous envoyons les circuits dès qu’ils sont finis, il se peut donc que vous les receviez en avance. Nous restons bien évidemment à votre disposition pour toute question une fois les PCBs expédiés.

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