Les étapes clés de la fabrication d‘un PCB – Du fichier Gerber à la carte finie

Vous avez déjà conçu plusieurs PCB et reçu vos cartes. Mais savez‑vous ce qui se passe réellement dans l’usine entre l‘envoi de vos fichiers et la livraison ?

Connaître ces 8 étapes essentielles vous aidera à mieux prévoir les délais et à éviter les pièges courants de conception.

1. Réception des fichiers et relecture DFM

Dès réception de vos Gerber, du fichier de perçage, de la nomenclature et du readme, le fabricant effectue une relecture DFM. Il vérifie :

• la présence de toutes les couches (cuivre, masque de soudure, sérigraphie, perçage, contour) ;

• le respect des règles minimales (largeur de piste, espacement, anneau annulaire) ;

• les exigences particulières (panélisation, impédance contrôlée).

Un readme bien préparé accélère considérablement cette étape. Il doit indiquer : nombre de couches, stackup, épaisseur de cuivre (1 oz externe, 0,5 oz interne), épaisseur de la carte, matériau (FR‑4 TG150), finition de surface (ENIG/HASL/OSP) et toute instruction spéciale.

2. Réalisation des couches internes (pour les circuits multicouches)

Pour les cartes 4 couches et plus, on commence par les couches internes. On dépose un film photosensible sur le cuivre, on insole le motif des pistes, puis on révèle et on grave le cuivre non protégé. Enfin, on retire le film, ne laissant que les pistes.

Paramètre clé : le facteur de gravure doit être ≥ 3 pour obtenir des flancs de piste droits et éviter une sous‑gravure.

3. Brunissage et pressage

Après gravure, on applique un brunissage (traitement chimique qui rugose le cuivre pour améliorer l‘adhérence avec le préimprégné). On empile alors les noyaux internes, les feuilles de préimprégné et les feuilles de cuivre externes selon le stackup défini. L’ensemble est pressé à haute température et haute pression.

• Température : environ 180‑200 °C

• Pression : 300‑400 psi

• Durée : 1 à 2 heures

Un post‑cuisson est parfois effectué pour éliminer les contraintes internes.

4. Percage

Une perceuse à commande numérique perce tous les trous (vias, trous de composants traversiers). La broche tourne jusqu‘à 150 000 tr/min avec un foret en carbure de tungstène. La précision est généralement de ±0,05 mm.

Défauts fréquents :

• déviation du foret → anneau annulaire insuffisant, risque de circuit ouvert ;

• foret usé → paroi rugueuse, bavures.

Conseil de conception : utilisez des diamètres standard (0,3 mm, 0,4 mm, 0,5 mm…) pour éviter les surcoûts.

5. Métallisation des trous (cuivrage chimique puis électrolytique)

Après perçage, les parois des trous sont isolantes (résine et verre). On effectue d‘abord un dépôt chimique de cuivre (0,5‑1 µm) pour les rendre conductrices. Ensuite, une électrolyse (cuivrage en bain) épaissit le cuivre dans les trous jusqu’à l‘épaisseur désirée (typiquement 18‑25 µm, soit 0,5‑0,7 oz).

Rapport d‘aspect (épaisseur de la carte ÷ diamètre du trou) : pour une carte de 1,6 mm, le diamètre minimal recommandé est 0,25 mm. Plus le rapport est élevé, plus le risque de manque de cuivre au centre du trou est grand.

6. Réalisation des couches externes

On répète l’opération de photogravure sur les couches externes (dépôt de film, insolation, révélation, gravure, défilmage). Les trous sont alors cuivrés et les couches externes reliées aux internes par les vias.

Points critiques : respect des largeurs/écartements, impédance contrôlée. Si le design exige 50 Ω différentiel, le fabricant ajuste la largeur des pistes en fonction de la constante diélectrique et de l‘épaisseur de cuivre.

7. Masque de soudure (vernis vert)

On enduit toute la carte d’une laque photosensible (généralement verte), puis on insole et on révèle pour ne laisser ouverts que les pads à souder (composants, points de test). Le reste est protégé, ce qui évite les ponts de soudure et préserve le cuivre de l‘oxydation.

Couleurs disponibles : vert, bleu, rouge, noir, blanc (supplément pour les couleurs non standard).

Conseil : la largeur du pont de masque entre deux pads doit être ≥ 0,1 mm, faute de quoi le vernis peut se décoller ou provoquer des ponts de soudure.

8. Finition de surface

Les pads exposés doivent être protégés pour garantir une bonne soudabilité. Principales options :

Coût : ENIG coûte 30‑50 % de plus que HASL.

9. Sérigraphie

On imprime à l‘encre blanche (parfois d’autres couleurs) les références des composants, les marques de polarité, le logo, etc. Les caractères doivent être lisibles : hauteur ≥ 0,8 mm, largeur de trait ≥ 0,15 mm.

Erreur fréquente : sérigraphie recouvrant un pad ou un via, ce qui peut nuire à la soudure ou faire disparaître le marquage.

10. Test électrique

Chaque carte nue subit un test électrique (testeur à volant pour petites séries, lit de pointes pour grandes séries) pour détecter courts‑circuits et circuits ouverts.

Le test 100 % est une pratique courante. Pour les produits à haute fiabilité, on ajoute parfois un test d‘impédance ou un test CAF.

11. Contrôle final et expédition

Un dernier contrôle visuel (bulles de masque, rayures, cuivre apparent) est effectué. La carte est ensuite emballée et expédiée. De nombreux fabricants proposent une photo avant expédition – vous voyez vos cartes avant de payer.

Conclusion

Un PCB apparemment simple nécessite une dizaine d’étapes techniques, des dizaines de machines et des centaines de paramètres. Comprendre ces processus explique pourquoi certaines contraintes de conception existent (largeurs minimales, épaisseurs), pourquoi certaines options coûtent plus cher, et pourquoi il faut anticiper le panélisation.

La prochaine fois que vous recevrez vos cartes, vous aurez un regard différent sur le métier de la fabrication.

Cet article vous est proposé par AnyPCBA – fabrication et assemblage de PCB pour petites et moyennes séries. Devis transparent, photo avant expédition.

🌐 www.anypcba.com