Concevoir une pile de couches

Qu’est-ce qu’un Stackup ?

Les circuits imprimés (PCB) sont constitués d’une alternance de couches conductrices et isolantes (diélectriques).

Les PCB multicouches sont fabriqués de deux manières :

En laminant plusieurs noyaux préfabriqués ensemble.

En partant d’un noyau et en laminant du cuivre en feuille sur les faces extérieures pour former les couches externes.

Dans les PCB rigides, le conducteur est presque toujours du cuivre.
Parfois, on peut trouver de l’aluminium au centre du circuit imprimé, mais il est utilisé comme dissipateur thermique, et non comme conducteur électrique.

Les couches isolantes peuvent être constituées de différents matériaux, allant :

De la fibre de verre (peu coûteuse et facile à travailler).

Au Téflon (très coûteux et difficile à fabriquer, utilisé dans les circuits RF).

Les couches de cuivre sont numérotées de haut en bas, et appelées «Layer 1", «Layer 2", etc.
Il est aussi courant d’entendre des désignations comme :

Inner-layer (couche interne)

Outer-layer (couche externe)

Plane-layer (plan d’alimentation ou de masse)

Signal-layer (couche de signal)

Top-layer / Bottom-layer (couches supérieure et inférieure)

Symétrie

Une règle générale pour concevoir un empilage de couches (stackup) est de veiller à ce qu’il soit symétrique par rapport au centre du PCB.

Cette conception rigide-flexible à huit couches comporte deux couches flexibles avec deux couches supplémentaires laminées de chaque côté.

Si votre empilement n'est pas symétrique, les coefficients de dilatation thermique différentiels risquent de provoquer une déformation de la carte lors de l'assemblage et du fonctionnement. Ce problème se pose principalement sur les circuits imprimés très fins. Le cuivre limite la dilatation aux endroits et dans les directions où elle est présente, mais il n'a qu'une faible influence sur les directions latérales.

Ce type de déformation est causé par une gravure inégale du cuivre sur les côtés opposés d'un noyau.

La plupart des ingénieurs savent qu'il est nécessaire de concevoir un empilement de couches équilibré pour éviter les déformations lors de l'assemblage. Cependant, il arrive souvent que les ingénieurs retirent de grandes quantités de cuivre lors du routage, ce qui entraîne un empilement déséquilibré. Si vous ne veillez pas à la symétrie du cuivre, vous finirez par concevoir une puce électronique.