Un guide complet pour les concepteurs de circuits imprimés pour choisir la bonne carte de circuit intégré

Introduction

Les cartes IC peuvent vous intéresser et cet article s'efforcera d'expliquer les détails des cartes IC, leurs fonctionnalités, leurs types et leurs utilisations. Dans cet article, PCBTok nous allons discuter de toutes les spécifications liées à ces cartes. Vous pourrez distinguer quelles sont ses pièces, quels types et bien plus encore.

Qu'est-ce qu'une carte CI et comment peut-elle fonctionner ?

Il s'agit d'un type unique de PCB. Il comporte des composants de circuit intégrés à sa surface. Habituellement, le processus implique l'insertion de la soudure du circuit intégré sur le PCB et d'autres composants tels que résistances condensateurs et transistors. Ces composants sont interconnectés par des pistes à travers lesquelles des chemins de signaux sont établis entre les composants. Cette connectivité permet à la carte d'exécuter plusieurs fonctions au sein d'un appareil dans lequel elle est incorporée.

Pièces IC communes

Maintenant que nous avons compris ce que sont exactement les cartes IC, laissez-moi essayer de décrire en détail ce qui les compose. Dans cette partie, nous verrons en détail les pièces qui composent les cartes IC et comment chacune d'elles contribue à améliorer les performances des cartes.

Céramique

Céramique Les pièces sont largement utilisées dans les cartes de circuits intégrés, en particulier pour les appareils de 5 mm et plus. Cela permet de réduire et de miniaturiser les produits, les rendant ainsi plus légers pour garantir l'efficacité de leur fonctionnement. Il offre également une bonne conductivité thermique car il enregistre de faibles valeurs de conduction thermique, facilitant ainsi le refroidissement des composants. On constate qu'une fine couche de fibre céramique se trouve à l'arrière du PCBA La surface pourrait empêcher la chaleur de passer efficacement. Pour ces raisons, la céramique est un bon matériau pour améliorer les performances énergétiques et le contrôle température du PCB.

Boîte métallique miniature mince

Dans les circuits où l'espace est limité, les boîtiers métalliques miniatures minces sont préférés et utilisés comme composants de circuits intégrés. Ces composants peuvent ensuite être câblés sur vos circuits intégrés à l'aide de fils conducteurs ou de fines bosses de soudure et sont donc utiles dans toutes les formes d'applications. Idéalement adaptés à l'alimentation amplificateursRégulateurs de tension, convertisseurs DC-BC et oscillateurs, la série ML se caractérise par une faible tension directe, un rendement élevé et une longue durée de vie. Grâce à leur petite taille, ils sont faciles à économiser de l'espace dans les conceptions tout en étant très efficaces.

SMD

Il s'agit de minuscules pièces qui sont montées physiquement sur la surface du PCB et ne nécessitent pas de soudure. Elles sont largement utilisées dans tous les domaines circuits numériques, notamment dans l'articulation des procédures logiques et de mémoire utilisées dans de nombreux appareils électroniques. Ainsi, en utilisant CMS Les CMS permettent de réduire l'espace et les efforts d'assemblage car vous ne percez pas de trous comme vous le faites avec d'autres pièces habituelles. Cela permet de concevoir des circuits compacts et efficaces. Les CMS sont largement utilisés dans l'électronique actuelle en raison de leur capacité à regrouper la plupart des composants du circuit de manière compacte, ce qui rend les appareils plus petits, plus légers et plus efficaces.

Composants de trou traversant

Il s'agit des éléments plus gros que vous êtes susceptible de rencontrer dans les gadgets de 5 mm et plus. Ceux-ci incluent : résistance, condensateur, Diode, Transistor. Il est placé à travers les trous réalisés dans le PCB afin d'interconnecter électriquement le circuit. En raison de leur taille, il est plus facile de les régler et de les souder manuellement et ils peuvent être et sont utilisés lorsque la conception offre suffisamment d'espace et qu'une connexion plus solide est souhaitée. À travers le trou Les composants sont particulièrement avantageux lorsqu'une connexion mécanique solide est requise et peuvent donc être utilisés dans des conditions physiquement exigeantes.

BGA

Vous l'utilisez lorsque vous désirez la plus grande fiabilité et les meilleures performances comme dans les ordinateurs et les téléviseurs numériques. BGA Les tailles varient de 25 à 500 micromètres et offrent des vitesses de fonctionnement élevées et rapides grâce à la connexion courte entre la puce en silicium et les billes de soudure. Cette conception réduit les retards de signal et augmente l'efficacité du réseau global. Les autres caractéristiques des BGA sont également une courte longueur de fil et une grande distance entre eux, ils seront donc parfaits pour l'application dans les produits PCB à grande vitesse avec une densité de circuits élevée.

Flip Chip

Il s'agit de petits composants CI de 5 mm et plus qui sont utilisés dans divers équipements tels que Numérique à analogique convertisseurs, circuits de mémoire, microprocesseurs et microcontrôleursContrairement aux puces conventionnelles, les Flip Chips sont placées avec les faces en contact avec le PCB plutôt que d'être connectées par un fil. Cette méthode permet une densité d'E/S plus élevée et permet de coder un plus grand nombre de connexions dans une taille de puce plus petite.

Pack plat quadruple

Ces appareils sont utilisés dans les smartphones et les ordinateurs portables. Ils sont dotés de fils en forme d'ailes de mouette. Ceux-ci dépassent des deux côtés du corps. Contrairement aux pièces qui sont insérées dans des ouvertures, QFP Les connecteurs à embase sont montés directement sur la surface du PCB, ce qui rend leur utilisation relativement rare. Ils sont disponibles en différents types en fonction du nombre de broches. Celles-ci peuvent aller de 32 à 304. L'espace entre deux broches consécutives peut aller de 0 à 4 mm. Cette conception permet de nombreuses connexions tout en conservant un format compact et flexible.

Petit paquet en céramique

Pour les appareils comme les smartphones et les ordinateurs, où chaque centimètre est précieux, il est toujours important d'avoir de nombreux composants. Ces conteneurs de petite taille sont conçus de manière à pouvoir contenir des pièces et sont donc adaptés au placement dans des espaces confinés. Ils sont conçus pour résister à des températures élevées et sont construits selon les spécifications militaires, ce qui leur confère une grande fiabilité dans leurs performances, même dans des conditions difficiles. Leur conception utilise des interconnexions et un faible rayonnement pour réduire le signal latence et améliorent la fonctionnalité du système. De plus, ils assurent une protection des composants contre les facteurs externes et garantissent une durabilité à long terme.

Dispositif de montage en surface à profil bas

L'un des éléments électroniques d'aujourd'hui, en particulier lorsque l'espace est limité, est l'emplacement des inducteurs de puissance bobinés. Ces dispositifs sont disponibles dans des conceptions; cadre ouvert ou blindé, ce qui rend le dispositif adapté à différentes applications. Certaines de leurs principales utilisations sont comme réservoirs d'énergie et sélecteurs, ce qui est très important pour maintenir les performances et la stabilité des circuits. Les CMS à profil bas s'adaptent parfaitement aux cartes de circuits imprimés qui sont appliquées dans les circuits imprimés commerciaux et CCM relativement bon marché l'électronique grand publicIls peuvent être facilement montés sur différentes cartes et malgré leur fonctionnalité, ils n'occupent pas d'espace, ce qui est un facteur critique dans l'électronique moderne.

Différentes façons de monter des cartes de circuits intégrés

Examinons maintenant les différentes manières de monter des circuits imprimés. Il est nécessaire de comprendre ces méthodes de montage pour créer des gadgets électroniques PCB fiables et efficaces.

À travers le trou

Une méthode de fixation des cartes de circuits intégrés sur un circuit imprimé consiste à faire en sorte que leurs broches s'insèrent dans des trous dont l'intérieur est recouvert de métal. Cette méthode est de préférence utilisée lorsqu'il faut avoir une connexion très solide sur certaines pièces, ce qui peut être plus facile à travailler que lors de leur assemblage. L'autre avantage de cette approche est l'espacement entre les composants qui facilite la soudure à la main. L'application de cette technique minimise les risques d'établissement de courts-circuits ou de ponts entre les broches, ce qui est généralement le cas avec des composants petits et rapprochés tels que les cartes de circuits intégrés. Elle permet également de réduire la fréquence à laquelle il faut réparer certains problèmes et apporter des corrections après le montage de la carte et la connexion de ses composants. source de courant.

Montage en surface

L'une des techniques les plus utilisées pour fixer les cartes de circuits intégrés à la surface d'un PCB. Dans cette approche, les composants sont placés à des emplacements spécifiques de la carte, puis interconnectés par la méthode de refusion de soudure. Cette technique, souvent décrite comme un montage, présente un certain nombre d'avantages. Plus important encore, SMT La technologie de montage en surface permet d'obtenir une disposition assez compacte d'un circuit imprimé puisque ses composants sont installés à plat sur la carte. En plus de gagner de la place, cela permet également une densité d'emballage des composants plus élevée. De plus, le processus de refusion de la soudure permet d'obtenir des liaisons excellentes et très fiables entre les composants donnés et le PCB. Un autre avantage de la technologie de montage en surface est l'efficacité de cet aspect de la chaîne de montage, car elle peut facilement libérer de l'espace en cas de besoin d'augmentation de la production à grande échelle.

Réseau de grille à billes

L'une des caractéristiques clés de la soudure BGA est le fait que la carte de circuit imprimé comporte des billes de soudure de petite taille qui se trouvent sous le composant. Lors de la soudure, ces billes fondent et permettent de transférer le courant. Cela aide la surface à maintenir les composants dans la bonne position avec la carte de circuit imprimé (PCB) car elle fait fondre la soudure. La pâte à souder maintient non seulement le composant, mais le colle également à un endroit approprié et lorsque la soudure refroidit et se solidifie, elle soutient le composant. Cette procédure nécessite beaucoup d'attention dans la manière dont elle est manipulée afin d'obtenir une précision. Normalement, BGA la soudure est effectuée à l'aide de certains systèmes comme les fours de refusion qui sont contrôlés par ordinateur de manière à ce que la température soit nécessaire pour une bonne soudure.

Circuit intégré petit contour (SOIC)

Un profil beaucoup plus fin que celui des cartes CI conventionnelles. On dit qu'elles sont environ 30 à 50 % plus petites et environ 70 % plus fines que celles de taille traditionnelle. Il est également possible de trouver des SOIC avec le même nombre de broches que les DIP, ce qui permet de les remplacer facilement sans impact sur les circuits. Les SOIC vous permettent d'utiliser efficacement l'espace de la carte en économisant de l'espace, ce qui est très important pour les petits instruments électroniques. Ils exécutent des fonctions que des boîtiers plus grands peuvent exécuter, mais ils sont plus petits que ces derniers.

Porte-puce plombé en plastique (PLCC)

Il s'agit d'un boîtier de puce qui se présente sous une forme profilée et possède des fils en forme de « J » qui sont courbés autour de la périphérie extérieure. Ces fils en « J » ne sont pas les mêmes que les fils en aile de mouette que nous avons vus dans des boîtiers tels que le SOIC car ils consomment moins de PCB. Le principal avantage des PLCC est qu'ils sont plus adaptés à une utilisation lorsqu'il y a moins d'espace sur la carte de circuit imprimé. Ceux-ci sont appelés fils en « J » et ils aident à concevoir une connexion solide tout en consommant peu d'espace. Cette caractéristique génère non seulement un travail d'installation simple pour le PLCC, mais contribue également grandement à un agencement ordonné dans la carte PCB. L'utilisation d'un PLCC peut être très utile dans votre processus d'assemblage car les fils en « J » facilitent l'alignement et réduisent la possibilité d'erreurs couramment commises lors de la soudure.

Applications des cartes IC

Les cartes à circuit intégré jouent un rôle important, notamment dans la fonctionnalité de tout gadget simple ou d'un système complexe. Il s'agit de l'utilisation générale des cartes à capital émises et elle a été présentée comme suit :

• Industriel Automatisation
• Systèmes de contrôle industriels
• Droit médical MATERIEL
• Systèmes mécaniques
• Applications des systèmes sous vide
• Équipement d'essai
• Contrôle des appareils électriques

Processus d'installation de la carte IC

Il est très important de savoir comment installer correctement la carte CI afin que l'électronique puisse fonctionner comme prévu. Cela implique une bonne planification, des essais et une mise en œuvre efficace de chaque étape pour éviter les erreurs lors de la connexion entre les CI et le PCB.

Étape 1 : Préparation de l'installation

Assurez-vous que le carte mère n'est pas connecté de quelque façon que ce soit et toutes les pièces ne sont pas alimentées. Le bridage est important pour la protection du produit pendant le transport. Trouvez la pièce que vous recherchez sur la base du circuit imprimé en vous basant sur les encoches ou les marques sur la puce pour vous assurer que le circuit intégré est inséré de la bonne manière.

Étape 2 : Utiliser les bons outils

Pour avoir une bonne connexion, assurez-vous d'utiliser un fer à souder de haute précision et d'obtenir le bon matériau de soudure à utiliser. Pour les petites pièces telles que les supports de carte IC, utilisez la pince à épiler tandis qu'en cas d'extraction, on peut utiliser l'extracteur IC. Effectuer essai multimètre sur la connexion. Veillez à toujours porter une protection telle que des lunettes et un bracelet antistatique.

Étape 3 : Manipuler les composants avec précaution

Lors de la manipulation de circuits intégrés et de circuits imprimés, soyez prudent car ils sont fragiles. De minuscules quantités peuvent facilement casser ou tordre les broches du circuit intégré, ce qui à son tour affectera les performances de la carte. Ne faites pas de mouvements rapides et brusques et assurez-vous que votre lieu de travail est propre pour réduire les risques d'accident.

Étape 4 : Maintenir les contacts propres

Assurez-vous que la carte CI est propre lorsque vous effectuez l'étape 4 de la procédure. Étant donné que même une petite quantité de poussière ou d'huile peut affecter la carte et l'appareil contrôlé par le CI, portez un EPI pour protéger la carte de toute contamination.

Étape 5 : Gérer les techniques de soudure

Pour retirer un circuit intégré soudé, vous devez chauffer les joints, puis aspirer la soudure à l'aide de dessouder pompe ou à l'aide d'une mèche à souder. Pour les CI sur support, utilisez des pinces, mais pour les CI montés en surface, utilisez des extracteurs de CI. Lors de la manipulation, veillez à ne pas plier les broches et ceci s'applique également aux pads et n'appliquez pas de force sur la carte mère, ne la rayez pas.

Étape 6 : Protection du circuit intégré pendant l'installation

Lors de l'installation des cartes CI, il faut être très prudent afin de ne pas endommager la carte pour éviter les ponts de soudure qui peuvent entraîner des courts-circuits à l'étape 6. Il est conseillé d'utiliser un fer à souder à pointe fine et d'appliquer la soudure avec beaucoup de précision. Si des ponts apparaissent, il est recommandé d'utiliser une mèche à souder et d'éliminer l'excès de soudure ainsi que de résoudre le problème.

Étape 7 : Test après l'installation

Tout d'abord, allumez et éteignez l'alimentation et utilisez un multimètre pour vérifier la carte IC. Le premier doit être soudé au plan de masse de la carte de circuit imprimé, le second doit être soudé à la source d'alimentation. Allumez l'alimentation et vérifiez les relevés de tension. Si elle est inexacte, il faut rechercher des problèmes qui pourraient inclure une connexion ou une soudure desserrée ou incorrecte.

Les avantages de l'installation de circuits intégrés sur des PCB

Le placement de circuits intégrés sur des PCB présente de nombreux avantages importants. Il s'agit notamment de l'amélioration de la fonctionnalité et de l'efficacité des appareils électroniques. Tous ces facteurs sont importants dans le développement de nouvelles technologies ainsi que dans la réduction des dépenses.

• Miniaturisation – peut permettre de créer des modèles plus petits et plus compacts, nécessaires dans le monde électronique d'aujourd'hui, comme les montres intelligentes.
• Conception électronique simplifiée – la conception du circuit devient plus facile car plusieurs fonctions sont intégrées dans un seul élément.
• Applications/usages étendus – il dispose d’une large gamme d’applications qui incluent l'électronique grand public, équipements industriels etc.
• Les circuits intégrés sont abordables – En raison de la production à grande échelle des circuits intégrés, les coûts des circuits intégrés sont réduits et doivent être intégrés au PCB.

Processus de fabrication de cartes de circuits intégrés

Ce procédé pour les circuits intégrés commence avec une plaquette de cristal de silicium servant de base. Au départ, une couche de film est appliquée sur la plaquette, qui déterminera plus tard la disposition des transistors de câblage et des autres composants du circuit intégré. Une fois le film fixé, la plaquette est recouverte d'un matériau appelé « résine ». Ce revêtement agit comme une barrière pour les sections du film tout en permettant l'exposition à la lumière dans des zones spécifiques. En raison de la sensibilité de la résine, les régions exposées à la lumière subiront des modifications pour créer des motifs sur la plaquette. Après l'application de la résine, la plaquette subit des procédures de gravure pour éliminer des parties du film, laissant derrière elles les motifs nécessaires à la fonctionnalité du circuit.

Choisir une carte IC adaptée

Comme il a été souligné à propos de la création d'un nouveau produit ou de l'amélioration d'un produit existant, le choix de la bonne carte de circuit imprimé joue souvent un rôle crucial dans l'amélioration des performances du produit ainsi que dans l'augmentation du nombre de fonctions qu'il peut exécuter. Nous allons maintenant comprendre les aspects importants à prendre en compte lors du choix d'une carte de circuit imprimé.

• Alimentation – vous devez vous assurer que la carte IC que vous avez sélectionnée s’adapte bien à l’alimentation PCB afin de ne pas être compromis.
• Vitesse – vérifiez si la carte IC a la vitesse adaptée au traitement de vos applications.
• Précision – confirmez que votre carte IC est précise et ne tombe en panne à aucun moment.
• Taille – prendre en compte la taille de la carte IC et celle du PCB et la rendre plus petite en fonction des besoins de l'électronique miniature.
• Prix – confirmer si ce qui est nécessaire pour concevoir un circuit intégré coûteux ou ce qui est fourni dans une carte de circuit intégré à faible coût est abordable pour vous.

Types de dommages aux circuits intégrés courants et comment les éviter

Maintenant, dans cette partie de l'article, nous examinerons le type de dommage le plus fréquent qui affecte les cartes IC telles que :

Dommages électriques

Une chose à observer lors de la manipulation des cartes CI est qu'il faut être très prudent lors de la manipulation de l'électricité. Électricité statique peut atteindre un potentiel d'environ 20000 3 volts en même temps, la plupart des circuits intégrés peuvent être conçus pour fonctionner à un niveau de tension de 3 V, 5 V ou 15 V. Ceux-ci sont très sensibles et même une légère augmentation de tension endommagera la carte, par exemple, fera des trous dans la carte. Afin de protéger vos appareils, il est conseillé d'avoir des résistances ou varistances Cela aidera à éliminer l'électricité statique avant qu'elle ne puisse endommager quoi que ce soit.

Dommages physiques

Lors de l'utilisation des cartes IC, il est évident qu'il faut s'assurer que ces cartes ne sont en aucun cas endommagées afin qu'elles puissent fonctionner efficacement. La première étape pour qualifier un Paquet IC Il est important de vérifier la présence de fissures ou d'éclats sur la surface du boîtier du circuit intégré. Cela signifie que si l'appareil est fréquemment chaud ou si vous voyez des marques de brûlure ou une sorte de décoloration, c'est un signe clair de surchauffe. Évitez également tout produit qui pourrait ressembler à un produit déformé ou plié d'une manière ou d'une autre, car il pourrait être endommagé. Une autre chose qui devrait vous inquiéter est la corrosion, qui se traduit par la formation de rouille ou de signes d'oxydation sur les broches, ce qui peut résulter d'une exposition à l'humidité. Inspectez les broches pour détecter toute flexion ou rupture qui pourrait gêner la connexion de deux nœuds.

Qu'est-ce qui différencie le CI du PCB ?

Maintenant que vous connaissez les circuits intégrés, vous devez prendre en compte que les cartes de circuits intégrés sont différentes des cartes de circuits imprimés. Nous allons vous expliquer plus en détail ici :

Facteur de placement

La production de circuits intégrés consiste à graver des motifs sur un petit morceau de silicium. Cette puce constitue le cœur de nombreux appareils contenant un ensemble complexe de pièces fonctionnant en tandem pour fournir des fonctions. Le PCB tourne autour de la carte physique sur laquelle ces circuits et autres composants sont montés. Il fonctionne comme un moyen par lequel les connexions se produisent avec la participation de composants tels que le circuit intégré. Lorsqu'un circuit intégré est installé sur un PCB, il est soudé sur la carte dans le processus offrant un support à la puce. Il ne prend pas seulement en charge le circuit intégré, mais fournit également des canaux à travers lesquels les signaux peuvent être transmis, du circuit intégré et d'autres composants.

Dommages et remplacement

Les problèmes de PCB, comme les connexions lâches, impliquent souvent des solutions simples. Il vous suffit peut-être de souder un joint ou de réparer une piste endommagée. Cependant, lorsque plusieurs composants sont affectés ou que le problème est trop complexe pour être identifié, le remplacement de l'ensemble du PCB peut être la solution. Cela est particulièrement vrai si le PCB joue un rôle essentiel dans le système et que les dommages sont importants. Lorsqu'il s'agit d'un circuit intégré, l'approche est légèrement différente. Vérifiez les signaux aux bornes d'entrée et de sortie. Si aucun signal n'est détecté, vérifiez également la présence d'un signal de commande comme un signal d'horloge. Si ces signaux sont présents mais que le circuit intégré ne fonctionne toujours pas correctement, il est probable que le circuit intégré lui-même soit défectueux. Contrairement aux PCB, les circuits intégrés ne sont pas faciles à réparer. Dans de tels cas, vous devrez remplacer entièrement le circuit intégré au lieu d'essayer de le réparer.

Réponses aux questions courantes sur les circuits intégrés

Vous connaissez presque tout sur les circuits intégrés, mais vous avez peut-être encore des questions :

Qu'est-ce qu'une carte de test IC ?

Ce test est effectué entre le circuit intégré et une tête de test qui est à son tour connectée à l'équipement de test automatisé. La carte de test du circuit intégré vérifie également la fonctionnalité du circuit intégré en soumettant le circuit intégré à des conditions réelles. Elle permet d'identifier les problèmes liés au contrôle interne. Il est fort probable que ces problèmes proviennent de la phase de test, de conception ou de fabrication. Lorsque vous travaillez avec une carte de test de circuit intégré, les normes de mesure suivantes doivent toujours être prises en considération.

Qu'est-ce qu'une carte IC dans un mobile ?

Un téléphone est doté de plusieurs circuits intégrés qui lui sont intégrés à des fins diverses. Le circuit intégré Flash, situé à côté du processeur, stocke les logiciels et les données nécessaires à son fonctionnement. Le circuit intégré de charge, situé près de R22, gère la charge de la batterie de manière très efficace et sûre car il est contrôlé par le circuit intégré logique, qui contrôle les tâches et la coordination.

Conclusion

En conclusion, cet article examine les aspects des cartes de circuits intégrés. Cela inclut leurs fonctions et les types de dommages qui peuvent les affecter. Nous avons également discuté de la différence entre les circuits intégrés et les PCB. Nous avons également parlé des cartes de test de circuits intégrés et de leur fonction dans l'identification des problèmes qui se produisent dans les circuits et nous avons partagé des conseils utiles concernant l'entretien et la réparation de ces pièces vitales.