Le guide ultime des composants de circuits imprimés - Type, sélection et assemblage

Types de composants de circuits imprimés

Les circuits imprimés sont constitués de différents composants, dont la complexité varie. Voici un aperçu des types de composants de circuits imprimés les plus courants :

1. Composants passifs

Objectif

Les composants passifs ont trois objectifs :

• La réduction du courant dans un circuit augmente sa résistance.
• Limitation de la tension du circuit.
• Stockage d'énergie sous forme de champ électrique ou magnétique.

Matériaux communs

• Cuivre
• Nickel
• Argent 
• Palladium

Avantages

Les avantages des composants de circuits imprimés passifs sont les suivants :

• Ils sont relativement peu coûteux. 
• Léger et de petite taille.
• Une puce ou une carte peut l'intégrer à d'autres composants.
• En raison de leurs faibles pertes, les composants passifs peuvent être utilisés sur une large gamme de fréquences (10 Hz à 100 kHz), contrairement aux dispositifs actifs.

Applications

• Alimentations : Utilisé dans les redresseurs, les condensateurs et les filtres.
• Amplificateurs audio : Utilisé dans les filtres, les condensateurs et les inductances.
• Filtres : Utilisé dans les condensateurs, les inducteurs et les résistances pour éliminer les fréquences indésirables.
• Dispositifs médicaux : Utilisé dans les capteurs et les équipements de surveillance.
• Technologie aérospatiale : Utilisé dans les capteurs, les systèmes de navigation et les équipements de communication.
• Automatisation industrielle : Utilisé dans les capteurs, les interrupteurs et les systèmes de contrôle.

Types courants

Les types de composants passifs les plus courants sont les suivants

• Résistances sont utilisés pour limiter le flux de courant dans un circuit en produisant de la chaleur ou de la résistance lorsque le courant les traverse.
• Condensateurs stockent l'énergie électrique en accumulant une charge opposée sur deux plaques conductrices séparées par un isolant, tel que l'air ou le plastique.
• Inducteurs génèrent un champ électromagnétique autour d'eux lorsqu'ils sont traversés par un courant.

2. Composants actifs

Objectif

Ces dispositifs amplifient ou interrupteur des signaux électriques à des vitesses élevées. Ils peuvent non seulement modifier le flux d'électricité, mais aussi passer d'un chemin à l'autre.

Matériaux communs

Les matériaux utilisés dans les composants actifs d'un circuit imprimé sont les suivants :

• Feuille de cuivre ou laminé recouvert de cuivre (Cu)
• Les conducteurs en aluminium sont soit directement plaqués sur le substrat, soit imprimés avec une épaisse couche de cuivre par galvanoplastie.
• Masque de soudure pour recouvrir les traces et les plots de cuivre exposés afin d'éviter la corrosion et les courts-circuits
• Photorésine utilisée comme film protecteur lors de la gravure et comme masque de soudure lors de la soudure.

Avantages

Ce sont là quelques-uns des avantages des composants actifs :

• Plus petits que les composants passifs
• Laisser plus d'espace sur le circuit imprimé pour d'autres composants.
• Consommer peu d'énergie
• L'efficacité de la conversion énergétique est élevée. Ils peuvent donc convertir en électricité plus d'énergie qu'ils n'en consomment à partir de sources externes.

Applications

Les applications des composants actifs du circuit imprimé sont les suivantes :

• Contrôle de la fréquence : Les composants actifs jouent un rôle important dans le contrôle de la fréquence. Ils permettent à l'appareil de fonctionner à une certaine fréquence.
• Amplification : Amplification est une autre application des composants actifs. Cela est dû au fait qu'ils augmentent l'amplitude du signal.
• Régulation de la tension : Une autre application des circuits à composants actifs est la régulation de la tension. Indépendamment des fluctuations de la tension d'entrée, ils aident à réguler la tension de sortie.
• Opération de commutation : La commutation est une autre application des circuits à composants actifs, que nous utilisons pour allumer ou éteindre une charge qui reste connectée à une source de courant alternatif (source).

Types courants

Il existe aujourd'hui de nombreux types de composants actifs. En voici quelques exemples :

• Transistors : Ils peuvent être utilisés pour l'amplification et la commutation. Un transistor se compose d'un émetteur, d'une base et d'un collecteur.
• Diodes : Ils permettent au courant de circuler dans un seul sens. Ils ont trois fils (anode, cathode et grille).

Circuits intégrés (CI) : Ces puces de silicium contiennent plusieurs transistors. La plupart des ordinateurs les utilisent pour contrôler l'unité centrale de traitement (CPU).

3. Composants électromécaniques

Objectif

Dans un circuit imprimé, les composants électromécaniques servent de voies conductrices entre les deux faces.

Matériaux communs

De nombreux matériaux sont utilisés dans la fabrication des composants électromécaniques. Voici quelques-uns des plus courants :

• Alliages métalliques
• Plastiques
• Caoutchouc et élastomères
• Verre

Avantages

Les composants électromécaniques présentent les avantages suivants :

• Avoir un haut degré de précision dans le positionnement et la vitesse.
• Ils sont peu bruyants.
• Une longue durée de vie et peut durer des années sans entretien ni remplacement.
• Facile à installer et léger.

Applications

• Transducteurs : Les capteurs, les microphones et les haut-parleurs utilisent ces dispositifs pour convertir les mouvements mécaniques en signaux électriques.
• Capteurs : La température, la pression et le mouvement peuvent être mesurés à l'aide de ces dispositifs dans une variété d'applications, telles que l'automobile, l'aérospatiale et la médecine.
• Générateurs : Présents dans les centrales électriques, les éoliennes et les centrales hydroélectriques, les générateurs électromécaniques convertissent l'énergie mécanique en électricité.

Types courants

En voici quelques exemples :

• Relais : Dispositifs permettant à un circuit basse tension de contrôler un circuit haute tension, couramment utilisés dans les applications électriques et industrielles.
• Interrupteurs : Ils peuvent être utilisés pour connecter ou déconnecter des circuits électriques et comprennent des interrupteurs à bouton-poussoir, à bascule, rotatifs et à glissière.
• Connecteurs : Connecter deux ou plusieurs circuits électriques. Disponibles dans les types USB, audio, vidéo et d'alimentation. Les appareils électroniques ne peuvent pas fonctionner correctement sans eux.

Comment choisir les composants du circuit imprimé ?

La première chose à faire est de décider ce que vous voulez que votre circuit imprimé fasse. S'agit-il d'une simple minuterie ou d'un capteur sophistiqué ? 

Cela vous aidera à réduire les types de composants dont vous avez besoin.

• Fonctionnalité : Choisir les composants qui correspondent aux fonctions requises du circuit imprimé.
• Taille : Sélectionnez des composants qui s'adaptent aux dimensions physiques de la carte.
• Puissance : Choisir des composants capables de supporter les besoins en énergie du circuit.
• Disponibilité : Veiller à ce que les composants nécessaires soient facilement accessibles et en stock.
• Coût : L'équilibre entre le coût des composants et le budget global du projet.
• Fiabilité : Choisir des composants connus pour leur fiabilité et leur longue durée de vie.
• Réputation du fabricant : Lorsque vous choisissez des pièces pour vos circuits imprimés, vérifiez l'ancienneté de l'entreprise et le nombre de produits qu'elle a expédiés avec succès. Pour ceux qui recherchent un fabricant fiable et expérimenté de composants de circuits imprimés, Langir est une excellente option.  

Conception de circuits imprimés et mise en page

Meilleures pratiques pour l'agencement de circuits imprimés avec différents types de composants

Voici quelques bonnes pratiques pour l'agencement de circuits imprimés avec différents types de composants :

Composants passifs :

• Placez les composants passifs près du circuit intégré ou du connecteur auquel ils sont connectés.
• Les composants passifs du groupe, tels que le filtrage ou le couplage de signaux, sont utilisés pour la même fonction.

Composants actifs :

• Placez les composants actifs au centre du circuit imprimé afin de minimiser les interférences de signaux.
• Utilisez des condensateurs de découplage à proximité des composants actifs de la carte de circuit imprimé pour réduire le bruit.

Connecteurs :

• Placer les connecteurs sur le bord de la carte de circuit imprimé pour en faciliter l'accès.
• Orienter les connecteurs dans une direction cohérente afin de garantir un alignement correct.
• Veillez à ce que les connecteurs soient correctement espacés afin d'éviter les interférences.

Alimentation et mise à la terre :

• Utilisez un plan séparé pour l'alimentation et la masse afin de minimiser le bruit.
• Les traces d'alimentation et de masse sont suffisamment larges pour supporter le courant nécessaire.

Composants à haute fréquence :

• Placez les composants haute fréquence à un endroit où ils peuvent minimiser l'effet de la capacité et de l'inductance parasites.
• Utilisez des tracés courts pour les composants à haute fréquence afin de minimiser la perte de signal.
• Utilisez un plan de masse dédié pour minimiser les interférences de signal.

Assemblage du circuit imprimé

L'assemblage de circuits imprimés consiste à garnir une carte de circuits imprimés de composants électroniques afin d'obtenir un appareil électronique fonctionnel. Le processus comprend plusieurs étapes, notamment la sélection des composants, la disposition du circuit imprimé (PCB) et le processus d'assemblage.

Types de méthodes d'assemblage

Il existe deux méthodes principales d'assemblage des circuits imprimés :

Trou de passage

Montage en surface

Test des composants avant l'assemblage

Le test des composants des circuits imprimés avant l'assemblage permet de s'assurer qu'ils sont conformes aux spécifications et qu'ils fonctionnent correctement. Ce processus permet d'éviter des erreurs coûteuses susceptibles d'entraîner une défaillance du produit.

Éviter les chocs thermiques pendant le brasage

Techniques de soudure et équipement d'assemblage

Les techniques et équipements de brasage comprennent le brasage à la vague, le brasage par refusion et le brasage manuel. L'équipement varie en fonction du volume de production et du type de composants soudés.

Dépannage des composants de la carte de circuit imprimé

Les composants des cartes de circuits imprimés peuvent rencontrer divers problèmes, tels que des défaillances, des dommages, une installation incorrecte et des problèmes de compatibilité. Le dépannage et le diagnostic de ces problèmes nécessitent une connaissance des différents types de composants et des outils de diagnostic.

Problèmes courants liés aux composants des circuits imprimés

Les circuits imprimés et leurs composants sont sujets aux problèmes suivants :

• Échec : Une surtension, une surchauffe ou une mauvaise manipulation peuvent entraîner une défaillance des composants de la carte de circuit imprimé.
• Dommages : Les composants peuvent être endommagés lors de la manipulation, de l'assemblage ou de l'utilisation, ce qui entraîne des défaillances de la carte de circuits imprimés.
• Installation incorrecte : Des problèmes tels que l'inversion de la polarité ou le désalignement peuvent survenir à la suite d'une installation incorrecte.
• Problèmes de compatibilité : Certains composants de la carte de circuit imprimé peuvent ne pas être compatibles avec la carte de circuit imprimé ou d'autres composants.

Dépannage et diagnostic de différents types de composants

Différents outils de diagnostic sont disponibles pour résoudre les problèmes liés aux composants passifs et actifs, notamment des multimètres, des oscilloscopes et des analyseurs logiques. Ces outils permettent d'identifier la cause première, par exemple des composants défectueux ou des traces interrompues.

Techniques de remaniement

Les techniques de retouche consistent à réparer ou à remplacer les composants endommagés sur un circuit imprimé. Les techniques comprennent le dessoudage, les stations de reprise à air chaud et les fers à souder. Il est essentiel de respecter les techniques de retouche appropriées pour éviter d'endommager davantage le circuit imprimé ou les composants.

L'avenir des composants de circuits imprimés

Automatisation, miniaturisationet l'intelligence artificielle (IA) influenceront l'évolution future des composants de circuits imprimés.

Des composants électroniques plus petits et plus efficaces sont nécessaires pour répondre à la demande d'appareils électroniques plus complexes. Les nanotechnologies jouent un rôle crucial à cet égard. Les nanotechnologies utilisent des matériaux mesurés en nanomètres (nm) ou milliardièmes de mètre.

Les avantages des techniques de fabrication à l'échelle nanométrique sont nombreux, notamment

• Améliorations de la performance et de l'efficacité liées à la taille
• Durabilité et fiabilité accrues grâce à la réduction des défauts
• Et une consommation d'énergie plus faible.

Les systèmes d'IA ont été développés pour être utilisés dans les transports, les soins de santé et d'autres secteurs. Au cours des dernières années, les systèmes basés sur l'IA ont été de plus en plus utilisés pour des tâches sophistiquées telles que l'identification d'images, la reconnaissance d'objets, la reconnaissance vocale et la traduction sans nécessiter d'intervention humaine. Elle permet de comprendre d'énormes ensembles de données en identifiant des modèles que les humains ne peuvent pas comprendre.

Les équipements sont de plus en plus petits, mais les performances s'accélèrent plus vite que jamais, grâce à la tendance à la miniaturisation. Grâce à cette tendance, les producteurs peuvent désormais fabriquer des produits très performants au coût le plus bas possible.

Conclusion 

La sélection, la conception et l'assemblage corrects des composants sont essentiels au bon fonctionnement des circuits imprimés. Pour s'assurer que vos circuits imprimés répondent à ces exigences, il est essentiel de consulter un fournisseur réputé et expérimenté comme Langir.

Grâce à leur expertise en matière de commutateurs de panneaux, de panneaux de contrôle et de protection des circuits, Langir peut vous aider à chaque étape du processus de développement d'un circuit imprimé. 

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