Au cœur de l’électronique se trouvent les circuits imprimés (PCB), partie intégrante de l’électronique moderne. Ces derniers jouent un rôle essentiel dans l’innovation technologique et les progrès réalisés dans divers secteurs d’activité. Des premiers développements aux circuits imprimés modernes et sophistiqués que nous connaissons aujourd’hui, il est important de retracer l’histoire des PCB afin de comprendre leur utilité et leur évolution au fil du temps.
Premiers développements
Avant l’apparition des circuits imprimés que nous connaissons aujourd’hui, les cartes électroniques étaient câblées sur un châssis – un cadre ou un plateau en tôle – sur lequel les composants étaient fixés par des isolants.
Les circuits étaient grands, lourds, encombrants et fragiles, mais aussi coûteux à produire et nécessitant beaucoup de main-d’œuvre. Au début du 20ème siècle, les ingénieurs ont commencé à expérimenter la fabrication de circuits plus efficaces et plus compacts, ce qui a conduit au développement des méthodes utilisées dans les circuits imprimés modernes.
Histoire des circuits imprimés – Premiers concepts : Albert Hanson, Charles Ducas et l’impact du krach boursier
En 1903, un inventeur allemand du nom d’Albert Hanson a contribué au développement des circuits imprimés grâce à ses travaux sur les premières planches à pain.
Le travail précurseur d’Albert dans le domaine de la technologie des circuits imprimés a joué un rôle déterminant dans le développement des PCB modernes. Il a intégré des trous traversants avec des conducteurs des deux côtés, ressemblant aux circuits imprimés à trous traversants métallisés utilisés aujourd’hui. Ses efforts novateurs ont contribué à créer des prototypes comportant des pistes conductrices sur des cartes isolantes, posant ainsi les bases des progrès ultérieurs de la technologie des circuits imprimés.
En 1927, Charles Ducas, un inventeur français, a obtenu un brevet pour une variante de circuit imprimé. À l’aide d’un pochoir, il a imprimé des fils sur une surface isolée à l’aide d’une encre conductrice, établissant ainsi une voie électronique. Sa création, connue sous le nom de « câblage imprimé », a servi de première itération au développement des techniques de métallisation/gravure actuelles.
Malheureusement, la poursuite de l’innovation dans le domaine des circuits imprimés s’est arrêtée en raison du krach boursier de 1929 et de la Grande Dépression.
Paul Eisler et l’impact de la guerre
Ce n’est qu’après l’attaque de Pearl Harbor, pendant la Seconde Guerre mondiale, que l’adaptation et l’avancée de cette technologie ont fait l’objet d’un regain d’attention – poursuivant ainsi l’histoire des circuits imprimés. Un bond significatif est apparu grâce aux travaux de l’ingénieur autrichien Paul Eisler, à qui l’on attribue la création du premier circuit imprimé fonctionnel vers 1941.
L’innovation d’Eisler consistait à utiliser une feuille de cuivre collée sur une carte isolante, établissant ainsi des voies conductrices pour les composants électroniques. En 1943, il a présenté une radio équipée d’un circuit imprimé, qui s’est avérée déterminante pour les opérations militaires. Après la Seconde Guerre mondiale, les circuits imprimés ont suscité un intérêt accru en raison de la demande croissante d’appareils électroniques plus petits, plus légers et plus fiables. Leur potentiel commercial est devenu évident, ce qui a conduit à leur intégration rapide dans diverses applications électroniques.
Progrès et intégration
Au cours de la dernière partie du 20ème siècle, les progrès des processus de fabrication, y compris les techniques de gravure et de soudure, ont permis d’accroître la complexité et la miniaturisation des circuits imprimés. Ces progrès se sont avérés essentiels lorsque l’attention mondiale, en particulier aux États-Unis, s’est portée sur l’exploration spatiale. Les circuits imprimés ont contribué à rendre l’exploration spatiale réalisable grâce à leur légèreté et à leur efficacité énergétique, deux critères essentiels pour les engins spatiaux.
L’avènement de l’ère numérique a vu une explosion de gadgets tels que les consoles de jeux, les magnétoscopes, les ordinateurs et les lecteurs de disques compacts. Cette époque a marqué un immense essor technologique, l’électronique devenant omniprésente dans la vie quotidienne. La taille des appareils ne cessant de diminuer (reflétant la tendance à la miniaturisation), la fabrication manuelle des circuits imprimés est devenue de plus en plus complexe, ce qui a entraîné une augmentation de la demande de circuits imprimés fabriqués par des machines.
Avec le passage à des processus de fabrication dédiés, l’importance de la conception des circuits imprimés s’est accrue. La soudure ou le recâblage de cartes avec des composants plus petits est devenu une tâche complexe, ce qui souligne le rôle essentiel de la précision de la conception des circuits imprimés dans l’adaptation à ces technologies en évolution.
Histoire moderne des circuits imprimés – un monde en mutation
Les circuits imprimés d’aujourd’hui sont extrêmement sophistiqués et intègrent des cartes multicouches, des composants montés en surface et la conception assistée par ordinateur (CAO) pour faciliter la réalisation de circuits complexes. Toutefois, ce ne sont pas uniquement ces technologies spécifiques qui font avancer le paysage actuel des PCB. C’est plutôt l’évolution des tendances technologiques et de leurs applications qui stimule et accroît le potentiel des circuits imprimés.
Quelles sont donc ces tendances technologiques qui influencent le monde des circuits imprimés ? Elles peuvent être classées en deux catégories principales : les tendances “centrées sur les personnes”, qui se concentrent sur l’impact de la technologie sur nous, et les tendances “espaces intelligents”, qui se concentrent sur les avancées techniques affectant les environnements de vie ou de travail.
Parmi les principales tendances techniques qui stimulent le développement, citons la 5G, l’Internet des Objets (IoT), l’Intelligence Artificielle (IA), l’hyper-automatisation et les objets autonomes. Ces tendances permettent la transmission, le transfert, la gestion et le traitement de volumes de données importants dans des délais courts, en minimisant les problèmes de latence – un aspect crucial de l’informatique de pointe.
Parallèlement à ces tendances, la production de circuits imprimés devrait progresser dans des domaines tels que le développement de PCB multicouches avec un nombre croissant de couches, de cartes flexibles et flex-rigides, de structures HDI complexes utilisant des substrats IC pour des pistes minuscules et des isolements aussi petits que 20-30 μm, des vias réduits, des méthodes d’imagerie imprimant directement le modèle sur la matière, une automatisation accrue des processus de fabrication et l’introduction de nouvelles finitions de surface – entre autres.
Comme vous pouvez le constater, l’histoire des circuits imprimés est longue et de nombreuses personnes influentes, ainsi que des besoins technologiques croissants, ont joué un rôle dans leur développement. En tant que fabricant de circuits imprimés pour des clients exigeants, il est important de comprendre comment cette carte verte a vu le jour et vers quoi elle se dirige.
Règles de conception PCB
Partez sur de bonnes bases grâce à nos règles de conception pour circuits imprimés. Pour éviter de se tromper dès le départ, nous avons rassemblé nos règles de design, à utiliser comme checklist.