Circuit Double Face (2L)
Le type de carte le plus répandu dans l'industrie : cuivre sur les deux faces, reliées par des trous métallisés. Voici exactement comment une carte double face est fabriquée, de quoi elle est faite, comment bien la concevoir, et quelles classes IPC et tolérances s'appliquent.
Deux couches de cuivre, reliées par des trous métallisés
Une carte double face a du cuivre sur le dessus et le dessous du substrat, connectés électriquement par des trous métallisés (PTH) — des trous percés mécaniquement dont les parois sont rendues conductrices par dépôt de cuivre. Ce trou métallisé est toute la raison d'être des cartes double face : il permet à un signal de passer d'une face à l'autre, et c'est la seule étape de procédé qui n'existe tout simplement pas sur une carte simple face.
Situé entre le simple face (simple, le moins cher) et le multicouche (dense, le plus capable), le double face est le cheval de bataille de l'industrie — bonne performance électrique, vraie flexibilité de routage grâce à deux couches, tout en restant simple, rapide et économique à fabriquer.
- Électronique grand public générale — audio, alimentations, électroménager
- Modules automobiles — calculateurs, éclairage LED, interfaces de capteurs
- Commandes industrielles — automates, drivers moteurs, instrumentation
- Équipements télécom — routeurs, modems, matériel réseau
- Le choix par défaut dès qu'une conception dépasse le simple face
Le procédé de fabrication, étape par étape
La différence déterminante par rapport au simple face : les trous sont percés avant la métallisation du cuivre, car c'est la métallisation qui relie réellement les deux couches.
Préparation du matériau
Un noyau FR4 avec feuille de cuivre pré-laminée sur les deux faces, vérifié selon les règles de piste/espacement/perçage de la conception avant le début de la production.
Perçage
Chaque trou métallisé est d'abord percé mécaniquement — à ce stade, les parois du trou sont encore de la fibre de verre nue, non conductrice, avec ensuite nettoyage des débris et du bavures de résine (smear).
Cuivre chimique
Comme la paroi du trou n'est pas encore conductrice, une fine couche d'amorçage en cuivre chimique (electroless) y est d'abord déposée — l'étape qui rend la métallisation possible.
Métallisation électrolytique
Cette couche d'amorçage est renforcée par métallisation électrolytique du cuivre, sur les parois du trou et la surface de la carte ensemble — c'est ce trou métallisé qui relie réellement le cuivre du dessus et du dessous.
Insolation
La résine photosensible est appliquée sur les deux faces et insolée avec le motif de circuit, définissant exactement ce qui reste cuivre et ce qui sera gravé à l'étape suivante.
Métallisation sélective (pattern plating)
Le motif de circuit exposé — et les parois des trous — reçoivent une métallisation de cuivre supplémentaire sur les deux faces ensemble, jusqu'à l'épaisseur cible finale.
Gravure
La résine est retirée et le panneau est gravé, éliminant tout le cuivre indésirable et laissant le motif de circuit fini sur les deux faces.
Vernis épargne
Appliqué sur les deux faces pour isoler les pistes de cuivre et prévenir les ponts de soudure lors de l'assemblage.
Sérigraphie
Les marquages de légende et de référence sont imprimés sur une ou les deux faces selon les besoins de la conception.
Finition de surface
Appliquée sur chaque pad exposé des deux faces, pour un brasage fiable et sans oxydation.
Détourage/fraisage
Les cartes sont découpées du panneau de production à leur contour final.
Test électrique
Vérifie maintenant spécifiquement la continuité et l'isolation de trou à trou et de couche à couche — pas seulement la continuité d'un seul plan comme sur une carte simple face.
Contrôle final
Inspection optique plus vérification visuelle/dimensionnelle finale, souvent appuyée par un échantillonnage en coupe transversale pour vérifier la qualité de la métallisation, avant l'emballage.
FR4, épaisseur de métallisation et finition
Le substrat est du FR4 standard, avec une épaisseur de cuivre parfois spécifiée différemment dessus vs. dessous — bien que faire correspondre les deux faces soit généralement le choix le plus sûr, car une épaisseur de cuivre inégale entre les faces déséquilibre la carte autour de son axe médian et ajoute une contrainte thermique lors de la refusion et de la nivellement à l'air chaud (HASL), ce qui peut favoriser le gauchissement. Le cuivre dans la paroi du trou lui-même a un minimum réel, imposé par les normes : l'IPC-6012 exige une épaisseur moyenne de métallisation d'environ 20 µm (0,8 mil) pour la Classe 2 et 25 µm (1 mil) pour la Classe 3 — une métallisation fine et peu fiable dans le fût est exactement ce qui cause des connexions intermittentes ou défaillantes plus tard.
| Finition de surface | Idéale pour | Compromis |
|---|---|---|
| HASL-LF | Cartes polyvalentes, riches en composants traversants | La moins chère ; pas idéale pour pas fin/BGA |
| ENIG | Pas fin, BGA, durée de conservation plus longue | Surface plus plate, coût plus élevé |
| Argent chimique (immersion) | Conceptions RF, excellente performance électrique | Sensible au ternissement, conservation plus courte |
| Étain chimique (immersion) | Conforme RoHS, moins cher que l'ENIG | Risque de whiskers d'étain et de manipulation |
Règles de layout & DFM pour cartes double face
Deux couches ouvrent une vraie stratégie de routage — la planification de la masse compte autant que le routage du signal.
Classes IPC & normes de qualité
La qualité des trous métallisés est le point où les cartes double face commencent vraiment à s'appuyer sur le cadre IPC.
| Classe IPC-6012 | Usage typique | Cuivre min. en paroi |
|---|---|---|
| Classe 1 | Électronique grand public générale | — |
| Classe 2 | Électronique à usage dédié — seuil le plus courant | ≈ 20 µm (0,8 mil) |
| Classe 3 | Haute fiabilité — médical, aérospatial, militaire | ≈ 25 µm (1 mil) |
IPC-A-600 est la norme compagne de critères d'acceptation visuels de la 6012, et pour les trous métallisés spécifiquement, elle définit des défauts comme les vides de métallisation (une discontinuité dans le cuivre de la paroi du trou, généralement due à un pouvoir de pénétration insuffisant du bain ou à une contamination piégée lors de la métallisation électrolytique) et le effet de mèche (wicking) (pénétration capillaire de la chimie de métallisation le long des fibres de verre exposées) — tous deux vérifiés lors de l'inspection en coupe transversale. IPC-2221 continue de régir le dimensionnement largeur-de-piste-versus-courant ; les deux couches d'une carte 2 couches comptent comme couches externes, donc les deux reçoivent le coefficient de capacité de courant le plus favorable dans ce modèle.
Nos vraies spécifications pour cartes double face
Tout ce qui précède est une pratique générale de l'industrie. Voici ce que nous fabriquons réellement, en interne, à Iași.
| Épaisseur de carte | 0,51 – 2,4 mm |
| Épaisseur de cuivre | 18 / 35 / 50 / 70 µm |
| Température de transition vitreuse (Tg) | 135 °C standard, 150 °C ou 170 °C sur demande |
| Piste / isolation minimale | 0,15 mm / 0,15 mm |
| Perçage minimal | 0,3 mm (pad 0,5 mm) |
| Panneau maximal (1–2 couches) | 390 × 520 mm |
| Vernis épargne | Vert, blanc, noir, rouge, bleu, jaune |
| Finition de surface | HASL-LF (sans plomb, conforme RoHS) |
| Tests | Test électrique à 100 % (court-circuit et circuit ouvert, flying probe) et inspection AOI sur chaque carte |
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