110 – Conception et industrialisation des cartes électroniques (en corrélation avec les référentiels IPC)

PUBLIC CONCERNÉ

Concepteurs, routeurs, préparateurs de dossier et cadres technico-commerciaux, achats, fabrication, assemblage ou qualité.

OBJECTIFS

Maîtriser les compétences de base pour transformer un diagramme schématique en un circuit imprimé qui peut être fabriqué, assemblé et testé.
Connaître les principales normes IPC nécessaires à la conception des ensembles électroniques et du concept de conception pour l’excellence (DFX).

NOTE

Pour les certifications CID et CID+ voir les stages N°500 Certification de concepteur IPC (CID) et N°501 Certification avancée de concepteur IPC (CID+)

PRÉREQUIS

• Savoir lire, écrire et compter, avoir des connaissances en mathématiques et physique.
• Niveau minimum BAC+2 Technique : Avoir des connaissances théoriques et pratiques sur les lignes de fabrication de circuits imprimés nus et d’assemblages de produits électroniques.
• Il est recommandé d’avoir assisté aux sessions IFTEC « N°100 les cartes électroniques » et « N°200 technologies de fabrication des circuits imprimés rigides » pour les personnes novices dans le domaine de la conception des cartes électroniques et/ou des circuits imprimés nus.

MOYENS PÉDAGOGIQUES

• Vidéo projection.
• Support PDF imprimable disponible en téléchargement avant la formation.
• Photos, échantillons industriels de technologies diverses et coupes micrographiques.

ÉVALUATION DES ACQUIS

• QCM de 20 questions à livre fermé en début et en fin de stage.
• Le niveau de réussite de la formation est conditionné à un score minimum : obtention de la moyenne lors du QCM final.

PROGRAMME

La conception est le cœur du procédé de fabrication électronique. Lorsque l’objectif est fixé, le concepteur doit en faire une réalité. Au cours de cette étape, il doit établir les performances, la fiabilité et le coût réels du produit.

Ce programme va aider les participants à atteindre leur objectif : des produits qui peuvent être fabriqués industriellement par la chaîne d’approvisionnement choisie avec le minimum de défauts et qui répondent à l’usage prévu. Le fil rouge repose sur le principe de DFX (Design for Excellence) développé par l’IPC pour que les contraintes de chaque étape de la réalisation industrielle d’une carte électronique soient prises en comptes dès la conception. Cette formation basée sur la fabrication des circuits imprimés nus et l’assemblage des cartes, avec des explications pédagogiques et techniques, se raccroche aux informations pouvant être trouvées dans les standards IPC.

Ce programme se base sur une multitude de standards IPC, à commercer par les IPC-2220 (2221, 2222, 2223 et 2226) mais aussi les standards IPC-DR-DES, IPC-2610, IPC-2580, IPC-2141, IPC-2152, IPC-2228, IPC-2251, IPC-4101, IPC-4200, IPC-4550, IPC-4562, IPC-4761, IPC-6010 (6012, 6013), IPC-7090, IPC-7351, IPC-AJ-820A, IPC-CM-770, J-STD-001 à 006, IPC-CC-830, IPC-A-610, IPC-7711/21 et bien d’autres…

VOICI UNE LISTE DES CONNAISSANCES QUI SERONT ABORDÉES LORS DE CETTE FORMATION :

1 – Les considérations pour concevoir

1.1 L’objet de la conception : pourquoi une bonne conception est indispensable à la réalisation et à l’industrialisation d’une carte électronique ? Les grands principes de la conception et les référentiels IPC.
1.2 La conception : un travail d’équipe : la conception pour l’excellence ou DFX commence avec une bonne équipe. Identifier les parties prenantes et bâtir une équipe de conception.
1.3 Les standards pour concevoir : un état des lieux des nombreuses standards IPC nécessaires au concepteur. Mieux comprendre leur organisation pour trouver plus facilement les informations.
1.4 Les outils du concepteur : descriptions des 3 classes de performances, des 3 niveaux de productibilité. Le lien entre ces niveaux de productibilité et la définition de la supply-chain ainsi que les risques industriels sous-jacents.
1.5 Les méthodes documentaires des standards : les principes de visualisation, face primaire, face secondaire. Concept de numérotation des couches sur les circuits imprimés. Les référentiels. Les systèmes de grilles. Les dimensions et tolérances, les notions de MMC et LMC.

2 – Les contraintes initiales et leurs impacts sur la conception

2.1 Les contraintes électr(on)iques : les bonnes pratiques de conception en courant continu et les abaques IPC associés. Les bonnes pratiques de conception et de routage des signaux Analogiques et Numériques : les phénomènes électromagnétiques, la diaphonie, le blindage et les pistes de garde, les impédances contrôlées, le placement des capacités de découplage et les distances limites d’interconnexions.
2.2 Les contraintes mécaniques : les dimensions de la carte et l’évaluation de la densité et de la routabilité. Les facteurs de placement et de routage des composants. Les chocs et les vibrations et la conception pour ce type d’environnement.
2.3 Les propriétés des matériaux : les types de renfort, de résine et de feuillards, leurs propriétés et leurs nomenclatures. Les types de revêtements de surface : vernis épargne, coverlays, vernis de tropicalisation et d’encapsulation.
2.4 La gestion thermique : les contraintes thermiques et les stress induits sur le circuit et l’assemblage. Les modes de défaillances thermiques. Les méthodes de refroidissement au niveau du circuit imprimé : drains thermiques, vias thermiques et substrats de bridage et leurs règles de conception. Les méthodes de refroidissement au niveau de l’assemblage.

3 – Les boîtiers

3.1 Les différents types de boitiers : les boitiers discrets et les circuits intégrés. Les boitiers de montage traversant et de montage en surface. Les boitiers périphériques et matriciels et leurs incidences sur la conception et le routage.
3.2 Les connecteurs : les différents types de connecteurs, en une partie, en deux parties, de bord de cartes, press-fit. Quel impact ont-ils sur la conception.

4 – La conception pour la fabrication (DFM)

4.1 Les grandes étapes de la fabrication et leurs limites : description des étapes de la fabrication et leurs objectifs. Définition des limites des outils de fabrication et des panneaux de matériaux.
4.2 La réalisation des motifs gravés : Les procédés de réalisation des motifs de cuivre. L’incidence de ces procédés sur les règles de conception des motifs de cuivre et leurs isolements.
4.3 La construction d’un circuit multicouche : l’empilage et les différentes règles de construction. Symétrie, équilibrage, vrillage et flèche (Bow & twist).
4.4 La réalisation des trous : les trous métallisés, détail de la fabrication. Anneau résiduel. Dimensionner les vias, leurs pastilles et les ouvertures dans les plans (antipads). Les différents types de vias : traversants, borgnes, microvias et enterrés. Les trous non métallisés : usage et dimensionnement des trous d’outillage.
4.5 Les revêtements isolants : types et usages de vernis épargne. Considération des ouvertures du vernis épargne et du coverlay. Pastilles SMD – Solder Mask Defined et Copper Defined. Couverture des vias. Le marquage et ses règles de conception.
4.6 Les revêtements conducteurs : Identifier les différentes finitions. Avantages et inconvénients des finitions de surface. Exigences documentaires du revêtement de préservation des zones à braser.
4.7 L’usinage : la mise en panneau du circuit et du flan. Les techniques courantes de séparation des flans.

5 – La conception pour l’assemblage (DFA)

5.1 Les considérations de la DFA : le placement des composants. La mise en flan. Les différents niveaux de mires sur un panneau assemblé.
5.2 Le montage des boitiers traversants : Boitiers traversants à sorties axiales, à sorties radiales. Les règles de mise en forme et de clinchage des pattes. Le calcul des diamètres et des entre-axes des empreintes. Le dimensionnement des freins thermiques.
5.3 Le montage des boitiers de surface : Géométrie d’un joint de brasure sain. Calcul de tolérances sur les empreintes de boitiers.
5.4 Les modifications de boitiers : Modification d’un CMS pour une installation en montage traversant et vice versa.
5.5 Les techniques de placement et d’insertion : Décrire les différentes exigences entre insertion manuelle et automatique. Espacements entre boitiers et considérations de placement. Orientation préférentielle des boitiers.
5.6 Les techniques de brasage : Les différentes méthodes de brasage utilisées pour les CMS et les composants traversants, procédé broche-dans-la-crème (pin in paste). Comprendre l’importance de l’orientation des composants sur le procédé de brasage. Impact sur la conception de ces techniques.
5.7 Les stratégies de montage des composants : Classification des assemblages. Définir sa stratégie d’assemblage.
5.8 Le nettoyage : Les exigences de conception et de standoff pour le nettoyage. Les flux No clean.
5.9 La tropicalisation et l’encapsulation : Comprendre l’objet du vernis de tropicalisation. Les différents vernis de tropicalisation et d’encapsulation. Les avantages et les inconvénients des vernis de tropicalisation et d’encapsulation.

6 – La conception pour le test (DFT)

6.1 Les tests sur les circuits imprimés nus : les tests en cours de productions. Les tests d’acceptabilité des circuits nus, échantillonnage et critères d’acceptation. Mieux comprendre les exigences des IPC-6010 et leurs légitimités.
6.2 Les tests sur l’assemblage : la stratégie du test. Test in-situ et points de test. Test double face, sondes mobiles. Test sans contact et boundary scan. Contrôles Rayon X, test fonctionnel,
6.3 Les tests de qualification et de fiabilité : la fiabilité, terminologie et considérations de conception, temps moyen entre défaillances (MTBF). Déverminage (burn-in) et Screening. Les tests IST, HALT et HAST. Les coupons de test de fiabilité. Cyclage thermique : fiabilité du circuit nu et de l’assemblage.

7 – La documentation d’une conception

7.1 Les généralités : la standardisation de la documentation. Les standards de définition de la documentation. Les classifications des documentations. Les deux classifications : les grades de documentation et les niveaux d’exhaustivité.
7.2 La documentation de fabrication : la composition et les notes à inclure sur le document principal de fabrication (Master Drawing). Description du dossier de données de fabrication.
7.3 La documentation d’assemblage : documentation utilisée pour définir l’assemblage d’un circuit imprimé. Documents qui définissent les exigences d’assemblage et d’espacement. Description de la nomenclature. Firmwares.
7.4 La documentation de maintenance : Définir les différences entre réparations, reprises et modifications. Décrire les trois niveaux de conformité et les niveaux de qualification des opérateurs.