Comment éviter les pièges dans la conception de PCB

La conception d’un circuit imprimé (PCB) nécessite une attention particulière à plusieurs facteurs afin de garantir un processus de fabrication fluide et d’éviter les problèmes potentiels. Du diamètre des trous et la conception des fentes à la largeur des pistes et aux zones de cuivre, comprendre ces aspects est essentiel pour créer des PCB fiables et fonctionnels.

Dans cet article, nous allons explorer certains pièges courants dans la conception de PCB et fournir des recommandations pour les éviter.

Taille des trous dans la conception des vias

Lors de la fabrication d’un PCB, un trou de 0,3 mm est considéré comme standard, tandis que les trous plus petits que 0,3 mm sont classés comme trous petits.

Les trous petits peuvent avoir plusieurs impacts négatifs sur la production :

- Difficulté de placage : Les trous plus petits risquent de rester non plaqués ou mal plaqués. Pour les petits trous, JLCPCB utilise un procédé à quatre lignes à faible résistance pour garantir la fiabilité.

- Efficacité de traitement réduite : Les petits trous nécessitent des vitesses de perçage plus lentes et des forets plus courts, ce qui entraîne moins de cartes percées simultanément. Ainsi, il est recommandé d’utiliser des trous supérieurs à 0,3 mm, en réservant les petits trous uniquement lorsque l’espace est limité.

Capacités minimales de process de JLCPCB :

- Cartes simple/double face : 0,3 mm (diamètre intérieur) / 0,45 mm (diamètre extérieur)

- Cartes multicouches : 0,15 mm (diamètre intérieur) / 0,25 mm (diamètre extérieur)

Les diamètres extérieurs doivent être 0,1 mm plus grands que les diamètres intérieurs, avec une différence recommandée de 0,15 mm ou plus.

Trous en fente dans la conception des vias

- Fentes courtes lors du perçage PCB : Les fentes dont la longueur est inférieure à deux fois leur largeur sont appelées fentes courtes. Le rapport longueur/largeur optimal pour ces fentes est ≥ 2,5 (limite minimale ≥ 2).

- Utilisation du nivellement par air chaud pour les fentes longues : Pour les fentes destinées au soudage par air chaud, il est recommandé que l’une des faces du trou ait une largeur minimale de 0,4 mm (avec un minimum absolu de 0,3 mm) ou d’envisager la technologie d’immersion à l’or.

Le nivellement par air chaud implique un traitement à haute pression et haute température. Des fentes étroites peuvent provoquer un décollage du placage.´

Les fentes avec placage cuivre d’un côté mais sans anneau de cuivre de l’autre côté, en particulier les trous en fente simple face avec anneau cuivre, sont plus susceptibles de se décoller sous l’effet des contraintes thermiques. Pour les fentes disposées de manière dense, il est recommandé d’utiliser la technologie d’immersion à l’or afin d’assurer la fiabilité du placage et la durabilité du PCB.

Attributs des trous dans la conception des vias

Lors de la conception, les tailles de trous sont catégorisées en trous de via ou trous de pastille de composant. Il est essentiel de ne pas les mélanger, car chaque type de trou a des spécifications et fonctions distinctes :

Trous de VIA :

- Servent généralement à établir des connexions électriques entre les circuits des deux faces du PCB.

- Lors de la fabrication, les trous de VIA sont habituellement traités avec le masque de soudure.

JLCPCB ne spécifie pas de tolérances de taille pour les trous de VIA pendant la production.

Trous de pastille (PAD) :

- Conçus pour installer et souder les composants sur la carte.

Risques de confusion :

- Traiter un trou de VIA comme un trou de pastille et appliquer un traitement de masque de soudure peut obstruer ou recouvrir le trou, le rendant inutilisable pour la soudure et difficile à dimensionner correctement.

- Utiliser un trou de pastille comme trou de VIA empêchera le logiciel de lui appliquer le masque de soudure, laissant les vias nécessitant un traitement de masque non protégés, ce qui peut compromettre la fiabilité électrique.

Largeur des pistes et espacement dans la conception des traces

Les pistes plus fines ne sont pas forcément meilleures : lorsque les conditions le permettent, il est préférable d’utiliser des pistes plus larges. Les pistes fines présentent une conductivité réduite, un risque plus élevé de rupture et un taux de rendement plus faible.

Largeur et espacement standard des pistes : 4 mils pour les deux. Tout ce qui est inférieur à 4 mils est considéré comme fin.

Capacités minimales de largeur/espacement des pistes chez JLCPCB :

Remplissage en cuivre ajouré pour les grandes pistes

Lors du remplissage de grandes zones avec du cuivre, évitez d’utiliser de petites grilles ajourées, car cela peut avoir un impact sévère sur la production. Choisissez plutôt un remplissage cuivre plein ou des grandes grilles au lieu de petites. Les petites grilles peuvent entraîner plusieurs problèmes :

Couverture insuffisante du masque de soudure, comme illustré.

- L’inspection optique automatisée (AOI) peut ne pas détecter les petites grilles, ce qui peut entraîner des erreurs.

- Les petites grilles peuvent provoquer le décollage du masque de soudure, affectant la conductivité.

Si vous devez utiliser un remplissage en cuivre ajouré (grid copper filling) ou séparer des réseaux, assurez-vous de :

La largeur/espacement des lignes de la grille est d'au moins 0,254 mm.

Il y a au moins 0,254 mm d'espacement entre les pistes du même réseau.

Distribution inégale de la pâte de cuivre

Pâte de cuivre inégale sur la couche externe :

Une coulée de cuivre inégale sur la couche externe affecte l’équilibre du courant de placage et peut entraîner une épaisseur excessive de cuivre ou des courts-circuits dus à l’accumulation de résine.

Pâte de cuivre inégale sur les couches internes :

Lorsque la zone vide est trop grande, la colle résine sur le PP s’accumule et s’écoule vers la zone sans cuivre. Cela entraîne des cartes plus fines, des rides dans le cuivre, un manque de résine provoquant des taches blanches et des problèmes de délaminage.

Pour les produits ayant des exigences strictes d’épaisseur dans des zones clés comme les doigts d’or, si la zone correspondante de la couche interne est trop étendue, cela peut provoquer un amincissement dans la zone des doigts d’or, un mauvais contact avec les emplacements du connecteur et d’autres problèmes.

Des ratios de couverture en cuivre incohérents sur différentes couches peuvent également augmenter le risque de warping (déformation) de la carte.

Conception de la coulée de cuivre

- Éviter de laisser des zones vides : Essayez de remplir les zones vides avec du cuivre autant que possible.

- Éloigner le cuivre des pastilles des pistes normales : Lors du routage des pistes, assurez-vous que la distance entre les pistes, les zones de cuivre et les trous de perçage est d’au moins 0,5 mm. Utilisez une coulée de cuivre pleine plutôt qu’une coulée de cuivre en petite grille.

- Présence de cuivre sur toutes les couches avec connecteurs doigts d’or : Cela garantit l’épaisseur finale de la carte. Il faut également éviter les structures de stratifié insuffisamment épaisses.

- Cuivre sous les antennes : Suivez les directives de conception produit pour le placement du cuivre dans les zones d’antenne afin de prévenir les interférences.

- Coulée de cuivre cohérente sur les deux faces : Assurez-vous que le cuivre est uniformément coulé des deux côtés et qu’aucune face n’est laissée vide.

Ces considérations de conception sont essentielles pour un processus de fabrication PCB fluide et pour éviter les erreurs courantes.

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Conclusion

Un PCB bien conçu fonctionnera non seulement de manière fiable, mais contribuera également au succès global de votre produit électronique. Prenez le temps de vous familiariser avec ces considérations de conception, intégrez-les dans votre flux de travail et profitez des avantages d’un processus de fabrication PCB fluide et efficace.