Les teardrops sur PCB : ce qu’il faut savoir

Dans la conception et la fabrication des PCB (Printed Circuit Boards), le teardrop (Pad Tear Drop) joue un rôle essentiel. Il ne s’agit pas seulement d’un point de connexion entre les composants électroniques et le PCB, mais il permet également de renforcer la soudure et d’améliorer la stabilité. Cet article explique ce qu’est un teardrop PCB, son rôle et comment le configurer, afin de vous aider à mieux comprendre et appliquer cette technologie clé.

Qu’est-ce qu’un teardrop PCB ?

Les teardrops PCB sont de petites formes en goutte de soudure qui apparaissent autour des points de connexion électrique sur un circuit imprimé. Ils ont généralement une forme ovale ou circulaire et se situent entre le pad et la piste. Leur fonction est de renforcer la connexion, d’augmenter la résistance mécanique de la soudure et de réduire la concentration de contraintes. La formation des teardrops résulte de l’équilibre entre la tension de surface de la soudure et celle du matériau du PCB lors du processus de brasage, ce qui crée une structure en forme de goutte entre le pad et la piste.

Types de teardrops PCB

Bien que la forme la plus courante soit une transition progressive en ligne droite, les teardrops peuvent également être concaves. Ce type est parfois appelé arrondi ou droit. Pour créer une forme de type « bonhomme de neige », un second pad plus petit est ajouté à la jonction avec le pad principal, d’où son nom.

Les teardrops PCB jouent un rôle important, principalement dans les aspects suivants :

Renforcement de la soudure : ils apportent un support et une connexion supplémentaires, améliorant la stabilité et la fiabilité des joints de soudure. Cela permet d’éviter les fissures ou le desserrage des soudures, de protéger les pads lors de multiples opérations de soudage et de prévenir des problèmes comme l’attaque chimique inégale ou les fissures dues au décalage des vias.

Réduction de la concentration des contraintes : en agissant comme une zone tampon sous l’effet des tensions de surface, les teardrops réduisent les contraintes autour des joints de soudure et limitent les risques de fatigue et de rupture.

Optimisation de la qualité de soudure : une configuration correcte améliore la répartition de la soudure entre les pads et les pistes, réduisant les défauts et le taux de non-conformité.

Protection de la structure du PCB : les teardrops empêchent la rupture des connexions entre pistes et pads ou vias lorsqu’ils sont soumis à des forces mécaniques importantes, contribuant ainsi à l’intégrité structurelle du circuit. Ils améliorent également l’aspect esthétique du PCB.

Optimisation de la transmission du signal : ils lissent les variations d’impédance, réduisent les changements brusques et évitent les réflexions causées par des réductions soudaines de largeur de piste, améliorant la qualité des signaux haute fréquence.

Où placer les teardrops ?

Lors de la conception de votre PCB, il est recommandé d’ajouter des teardrops dans les cas suivants :

● Ajouter des teardrops pour les trous traversants lorsque le rapport piste/pad est faible.

● Les utiliser sur les cartes à haute densité afin de préserver l’anneau annulaire autour des vias.

● Les ajouter sur les circuits flexibles pour réduire les contraintes à la jonction piste-pad.

● Les placer sous les BGA (Ball Grid Array) comportant de nombreux vias.

● Les utiliser lorsque les pistes sortent des pads, qu’ils soient pleins ou traversés par un via.

● Les ajouter lorsque la largeur de la piste se réduit.

● Il n’est pas nécessaire d’ajouter des teardrops lorsque la largeur du conducteur dépasse 20 mils.

Comment ajouter des teardrops dans Altium Designer ?

Prenons Altium Designer comme exemple. Commencez par sélectionner l’outil « Tools ».

Exécutez ensuite la commande de menu « Tools > Teardrops » ou utilisez le raccourci « TE » pour accéder à la boîte de dialogue des paramètres des teardrops, puis sélectionnez l’objet concerné pour appliquer l’opération.