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



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Description

PERSONNEL CONCERNE

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

OBJECTIF

Maîtriser les compétences de base pour transformer un diagramme schématique en un circuit imprimé qui peut être fabriqué, assemblé et testé. C’est aussi une approche des connaissances des 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°40 Certification de concepteur IPC (CID) et N°41 Certification avancée de concepteur IPC (CID+) 

PRE-REQUIS

En dehors du fait de savoir lire, écrire et compter : avoir des connaissances assez solides en mathématiques, physique pour permettre une bonne assimilation des informations techniques. Niveau minimum BAC+2 Technique. Avoir un minimum de 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°42 technologie 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 PEDAGOGIQUES

Vidéo projection Un mémo en couleur est remis à chaque participant. Photos, échantillons industriels de technologies diverses et coupes micrographiques.

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 normes IPC. Ce programme se base sur une multitude de normes IPC, à commercer par les IPC- 2220 (2221, 2222 et 2223 notamment) mais aussi les normes IPC-2610, IPC-2580, IPC-2141, IPC-2251, IPC-2252, IPC-7095, IPC-7351, IPC-4101 et 4103, IPC-4562, IPC-AJ-820A, IPC-SM-780, IPC-4552, IPC-6010 (6012, 6013), J-STD-001, IPC-CC- 830, IPC-A-610, IPC-7711/21 et bien d’autres…

VOICI UNE LISTE DES CONNAISSANCES QUI SERONT ABORDEES 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 normes pour concevoir : un état des lieux des nombreuses normes 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 niveaux de faisabilité et des classifications des circuits imprimés
1.5 Les méthodes documentaires des normes : 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, tolérance bilatérale, MMC et LMC. Les diagrammes schématiques & logiques.

2 – Les contraintes initiales et leurs impacts sur la conception

2.1 Les contraintes électr(on)iques : les contraintes du courant continu. Les contraintes du courant variable, les phénomènes électro-magnétiques et les bonnes pratiques de conception pour s’en prémunir. Les impédances contrôlées. Les Types de Circuits Electroniques et leurs caractéristiques de routage.
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 composants à fort dégagement thermique et le stress du circuit. CTE et son impact sur la fiabilité. 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 composants

3.1 Les types de composants et de boitiers : identifier les 6 types de composants. Les symboles schématiques / logiques, les indicateurs de référence. Les composants discrets et composants intégrés. Les boitiers de montage traversant et de montage en surface. Les boitiers périphériques et matriciels et leurs incidences sur la conception.
3.2 Les connecteurs : les différents types de connecteurs, en une partie, en deux parties, de bord de cartes, press-fit. Quand désigne-t-on un connecteur par P ou par J ?
3.3 Les raidisseurs et les barres de distribution (Bus Bar) : les exigences d’espacements physique et électrique sur le circuit et en dehors. Bénéfices d’un raidisseur. Usage initial et caractéristiques d’une barre d’alimentation.
3.4 Les sockets : avantages et inconvénients de l’utilisation de support de boitier.
3.5 Les bornes et les fils de raccordement : les liaisons filaires. Différences entre fils de liaison et fils volants.
3.6 Les œillets : usage et conception des œillets.

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 : procédé soustractif du cuivre. Plans fonctionnels, non-fonctionnels et formes des plans. L’incidence des 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 méthodes de construction. Symétrie, équilibrage, vrillage et flèche (Bow & twist).
4.4 La réalisation des trous : les trous métallisés, détail de la fabrication. Anneau résiduel. Calculer la taille de pastille. Relation pastille / trou. Trous traversants, vias, vias borgnes, microvias et vias enterrés. Les trous non métallisés, détail de la fabrication. Usage et dimensionnement des trous d’outillage. MMC et LMC appliqués aux trous métallisés ou nonmétallisés.
4.5 Les revêtements isolants : types et usages de vernis épargne. Couverture des vias. Considération des ouvertures de vernis épargne et de coverlay pour l’enduction du circuit nu. Pastilles SMD – Solder Mask Defined et Copper Defined. Le marquage : Marquages de la polarité et de la broche 1. Coût de l’application du marquage.
4.6 Les revêtements conducteurs : exigences documentaires du revêtement de préservation des circuits nus. Décrire les aspects physiques des différents revêtements anti-oxydants. Identifier les différentes finitions de surface. Pour et contre des finitions de surface.
4.7 L’usinage : la mise en panneau du circuit et de l’assemblage. Les techniques courantes de séparation des panneaux.

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 composants traversants : boitiers traversants à sorties axiales. Boitiers à sorties radiales. Les règles de mise en forme et de clinchage des pattes. Le calcul du diamètre des trous de composants. Le dimensionnement des freins thermiques.
5.3 Le montage des composants en surface : géométrie d’un joint de brasure sain. Calcul de tolérances sur les empreintes de composants.
5.4 Les modifications de composants : écrasement des broches. 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. Avantages économiques d’une orientation uniforme des composants pour le pick-and-place. Espacements entre composants et considérations de placement. Orientation préférentielle des composants.
5.6 Les techniques de brasage : 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. Le brasage 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.

6 – La conception pour le test (DFT)

6.1 Les tests sur le circuits imprimés nus : les tests en cours de productions. Les tests d’acceptabilité des circuits nus, échantillonnage et critères d’acceptation.
6.2 Les tests sur l’assemblage : la stratégie du test. Test in-situ, pastilles et vias comme points de test. Test double face, sondes mobiles. Tests Rayon X, test fonctionnel, déverminage, boundary scan.
6.3 Les tests de qualification et de fiabilité : la fiabilité, terminologie et considérations de conception, temps moyen entre défaillances (MTBF). Les tests IST 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 normes de définition de la documentation. Les classifications des documentations. Les deux classifications. Les trois grades de documentation. Les niveaux d’exhaustivité. Utilisation du package de documentations.
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, à quel moment ils doivent être inclus dans la documentation d’assemblage ?
7.4 La documentation de maintenance : Définir les différences entre réparation, retouches et modification. Décrire les trois niveaux de conformité et les niveaux de qualification de l’opérateur.

Informations complémentaires

DUREE DU STAGE

31h30 en 4,5 jours

SANCTION

Attestation de stage

NOMBRE DE STAGIAIRES

Maximum par session = 8
Minimum par session = 3

FORMATEUR

Thomas ROMONT, IPC CID+
Trainer

SESSIONS 2017

A Bourg la Reine :
– du 13 au 17 novembre

SESSIONS 2018

A Bourg la Reine :
– du 12 au 16 mars
– du 25 au 29 juin
– du 12 au 16 novembre

A Nantes :
– du 17 au 21 septembre