Guide de conception pour la fabrication

Qu'est-ce que la Conception pour la Fabrication ?

L'objectif de ce guide est simple - obtenir une bonne carte à chaque fois. Et la méthodologie appliquée pour y parvenir est la Conception pour la Fabrication (DFM). Vous avez peut-être déjà entendu parler de DFM, mais qu'est-ce que cela signifie exactement ?

La Conception pour la Fabrication (DFM) est le processus de conception d'un PCB qui est à la fois fabriquable, fonctionnel et fiable.

Avec cette définition en tête, nous avons plusieurs objectifs clairs à atteindre en adoptant les pratiques de conception présentées dans ce guide :

1. Éliminer le besoin de multiples révisions de carte dues à des détails spécifiques à la fabrication qui ont été omis dans un processus de conception.
2. Concevoir et produire des cartes qui sont à la fois fabriquables et fonctionnent comme prévu en suivant un ensemble de meilleures pratiques établies par des vétérans de la conception de PCB.
3. Réduire le temps passé sur les révisions de conception et finalement atteindre de manière constante les objectifs de mise sur le marché en suivant un ensemble de meilleures pratiques pour la disposition de la carte et la documentation.

Pour atteindre ces objectifs, nous avons structuré ce guide pour qu'il soit idéalement lu du début à la fin afin de correspondre à votre flux de travail de conception. En lisant chaque section des chapitres suivants, vous pourrez appliquer les connaissances à chaque étape de votre processus de conception de PCB.

Ce que vous trouverez dans ce guide

Ce guide est à la fois théorique et pratique, et applique une science de conception fiable et acceptée qui a abouti à des cartes systématiquement manufacturables. Les principales sections de ce guide comprennent :

Section 1 : Directives de conception pour une fabrication réussie

Dans cette section, nous aborderons les pratiques de conception qui produiront une disposition de carte à la fois fonctionnelle et manufacturable. Cette section inclura :

• Chapitre 1 : Comprendre le processus de fabrication typique d'un PCB et ses différentes étapes.
• Chapitre 2 : Sélectionner les bons matériaux pour votre PCB afin de répondre à vos exigences de conception spécifiques.
• Chapitre 3 : Stratégiser la disposition de votre PCB, y compris le placement des via/trous, les couches de masque de soudure et la documentation en sérigraphie.
• Chapitre 4 : Placer et orienter vos composants pour assurer un espacement et un assemblage appropriés.
• Chapitre 5 : Configurer les exigences des points de test pour un test réussi de la carte par votre fabricant.

Section 2 : Directives de documentation pour une fabrication et un assemblage réussis

Une fois votre conception terminée et prête pour la fabrication, nous passerons ensuite à la documentation appropriée d'un PCB pour fournir une intention de conception claire à votre fabricant. Cette section inclura :

• Chapitre 6 : Comprendre quels sont les principaux facteurs dans le processus de documentation de PCB et ce qui doit être envoyé à votre fabricant.
• Chapitre 7 : Assembler le dessin maître de votre PCB pour représenter avec précision tous les détails fins nécessaires à la fabrication d'une carte.
• Chapitre 8 : Comprendre ce que vous devez inclure dans votre documentation d'assemblage pour faire créer votre carte nue avec vos composants sélectionnés.
• Chapitre 9 : Comprendre pourquoi les fichiers de fabrication sont importants et quels fichiers spécifiques envoyer à votre fabricant, y compris les Gerbers, ODB++, IPC-2581 et la liste des matériaux.

À la fin de ce guide, vous serez bien équipé pour mettre en œuvre les pratiques de conception et de documentation dans votre propre flux de travail personnel pour produire des PCB prêts à être fabriqués.

Directives de conception pour une fabrication réussie

Une journée dans la vie d'un processus de fabrication de PCB

Avant d'entreprendre un processus de Conception pour la Fabrication, il est important de comprendre le processus sous-jacent de production d'un PCB physique. Indépendamment des diverses technologies présentes dans chaque installation, une grande majorité des fabricants leaders de l'industrie suivent un ensemble spécifique d'étapes pour transformer votre conception de bits numériques en cartes physiques. Les étapes de ce processus sont décrites dans la Figure 1 et comprennent :

Processus standard de fabrication de PCB

Transfert de données du client : Gerber, GerberX2, IPC-2581, ODB++, Netlist, NC-Drill, Dessin de fabrication, Spécifications

Préparation des données : Conversion des données fournies par le client en outillage (Panelisation, œuvres d'art, programmes de perçage et de routage)

Cœurs/Stratifié : Matériau stratifié mince composé d'un substrat en époxy de verre revêtu de cuivre sur les côtés (FR-4 est le matériel le plus couramment utilisé pour la conception de PCB)

 

Revêtement de résist à film sec : En utilisant la chaleur et la pression, un film sensible à la lumière est appliqué sur la surface de cuivre du cœur.

 

Placer les œuvres d'art : Les motifs d'œuvres d'art du client (circuits et motifs de connexion) sont placés sur les surfaces revêtues de film du cœur. Chaque surface a son propre motif d'œuvre d'art.

Exposer les panneaux à la lumière ultraviolette : Cela crée une image latente du circuit imprimé.

Développer les panneaux (retrait du résist) : Retirer chimiquement le résist des zones non durcies en passant le cœur exposé à travers une solution chimique.

 

Gravure : Pour enlever chimiquement le cuivre du cœur dans toutes les zones non couvertes par le film résist, ce qui crée un motif de cuivre discret.

 

Décapage du Résist : Élimination chimique du résist de film sec développé.

 

Revêtement d'Oxyde : Traitement chimique du cuivre pour rendre sa surface rugueuse et améliorer l'adhérence au prepreg pendant le cycle de laminage.

 

Lamination Multicouche : Feuille de cuivre, prepreg (colle multicouche) et âmes sont liés ensemble sous chaleur et pression.

Laminage Primaire : Des trous sont percés à travers une pile de panneaux (début pour les panneaux double face/simple face).

 

Ébavurage et Nettoyage : Élimination mécanique des bavures de cuivre et nettoyage des débris des trous de perçage.

Désencrage : Élimination chimique du revêtement de résine de la paroi du trou.

Dépôt de Cuivre : Dépôt chimique d'une fine couche sur la surface du panneau et les parois des trous.

 

Application de Photoresist de Film Sec : À l'aide de chaleur et de pression, un film sensible à la lumière est appliqué sur la surface du cuivre.

 

Exposition & Développement : Similaire au processus de couche interne pour le noyau.

 

Placage de Motif en Cuivre (électrolytique) : Du cuivre supplémentaire (ainsi que de l'étain) est plaqué électriquement sur les surfaces de cuivre sans électricité exposées, ainsi que de l'étain.

 

Gravure : Le cuivre est maintenant retiré de toute zone non couverte par l'étain.

 

Décapage du résist : Le résist à film sec développé est chimiquement retiré. Les tentes qui ont été placées ont empêché le placage de se produire dans les trous « non plaqués ».

 

Application et durcissement du masque de soudure : Un masque photo-imageable liquide est appliqué sur chaque surface et séché au toucher. Un dessin est également appliqué et exposé. Le panneau est développé, laissant le motif du masque défini par le dessin.

 

Nivellement par air chaud de la soudure (finition de surface PCB la plus courante) : Les panneaux sont traités à travers un bain de soudure fondu, qui couvre toutes les surfaces de cuivre exposées.

 

Finitions de surface : Conforme ou non conforme RoHS.

Nivellement par air chaud (HAL, HASL) : Conveyer le PCB à travers une station de flux, un bain de soudure, puis à travers des couteaux à air (pour enlever l'excès de soudure de niveau).

Légende et durcissement : Les superpositions supérieures et inférieures (écrans de soie) sont encrées sur chaque côté du panneau selon le dessin du client, puis les panneaux sont cuits pour durcir l'encre.

 

Fabrication et Routage : La carte est découpée à la taille voulue (également connue sous le nom de routage, rainurage, poinçonnage ou profilage). Les fentes et les chanfreins sont également ajoutés lors de cette étape.

 

Test Électrique/Inspection Finale : La carte est testée pour son intégrité électrique (et l'impédance si nécessaire). Les courts-circuits et les circuits ouverts sont réparés à ce stade. Des sondes volantes sont généralement utilisées pour les petits lots, et des dispositifs de test à lit de clous sont utilisés pour les volumes plus importants. Les autres fonctions généralement effectuées durant cette étape incluent : l'inspection optique automatique (AOI) qui compare les couches internes et externes coûts directeurs sur PCB contre les données CAM téléchargées pour l'intégrité et les règles de conception, les tests de fiabilité, et le contrôle de processus statistique (SPC) lorsque requis par les clients.

Avec le durcissement final de votre carte terminé, un fabricant commencera alors le processus de test électrique avec les points de test que vous avez établis sur la disposition de votre carte. Toutes les cartes qui passent ce processus de vérification sont considérées comme complètes et passent ensuite à l'expédition et au transport.

Facteurs de Coût Typiques dans le Processus de Fabrication de PCB[1-1]

Le coût de fabrication de votre carte est largement déterminé par les matériaux spécifiques et les pièces que vous spécifiez lors de la phase de conception. Les ingénieurs informés prendront le temps d'équilibrer soigneusement les facteurs de coût avec la nécessité de répondre aux exigences fonctionnelles prévues comme décrites dans les spécifications de leur produit. Certains des facteurs de coût les plus courants et les stratégies de réduction des coûts dans le processus de fabrication sont décrits dans le tableau ci-dessous et incluent :

 

Prendre des Décisions de Conception Conscientes de la Fabrication

En comprenant les connaissances ci-dessus sur le processus typique de fabrication de PCB, vous serez bien parti pour faire des choix plus informés au moment de la conception pour la sélection des matériaux et des pièces. Avec une compréhension du processus de fabrication derrière nous, il est maintenant temps de se lancer dans un processus pratique de Conception pour la Fabrication, en commençant par la sélection des matériaux.

Sélectionner Vos Matériaux

Introduction

Chaque processus de conception commence par la sélection des matériaux, et ce chapitre se concentre sur la sélection des matériaux appropriés pour votre conception de PCB compte tenu des exigences de conception particulières que vous décrivez dans vos spécifications. Nous nous concentrerons largement sur le FR-4 car c'est le matériel le plus couramment utilisé pour la conception de PCB. Si vos exigences matérielles spécifiques ne sont pas listées dans les sections ci-dessous, veuillez contacter votre fabricant pour plus d'orientations.

Processus de Sélection de Matériaux de Base

Lors de la conception d'un PCB, plusieurs choix de matériaux sont à considérer en fonction de vos besoins de conception uniques. Avant de sélectionner un matériau, il est recommandé de définir d'abord les exigences de fonctionnalité et de fiabilité que votre carte doit satisfaire. Ces exigences incluront typiquement :

• Propriétés électriques
• Propriétés thermiques
• Interconnexions (composants soudés, connecteurs, etc…)
• Intégrité structurelle de la carte
• Densité du circuit

En règle générale, souvenez-vous que plus vous augmentez la complexité et les propriétés de votre conception, plus vous engendrerez de coûts lors de votre processus de fabrication. Un équilibre soigneusement élaboré doit toujours être trouvé pour répondre à la fois aux objectifs de budget, de fonctionnalité et de fiabilité pour vos besoins de conception particuliers. Voir la Figure 2 pour une visualisation sur comment commencer votre processus de sélection de matériel[2-1].

Figure 2 - Carte de Sélection de Matériaux pour Concepteur/Utilisateur Final[2-1]

Critères Supplémentaires pour la Sélection de Matériaux

Lorsque vous commencez à construire un composite à partir de vos matériaux choisis, vous voudrez prêter une attention particulière aux caractéristiques de température. En pratique, le matériau ayant la note la plus basse dictera la température maximale du produit final. D'autres éléments qui devraient également être considérés lors de la comparaison de différents matériaux incluent :

• Formule de résine
• Résistance à la flamme
• Stabilité thermique
• Force structurelle
• Propriétés électriques
• Résistance à la flexion
• Température maximale de fonctionnement continu en toute sécurité
• Température de transition vitreuse (Tg)
• Matériau de renforcement de feuille
• Dimensions et tolérances non standard
• Usinabilité ou capacité de poinçonnage
• Coefficients de dilatation thermique (CTE)
• Stabilité dimensionnelle
• Tolérances d'épaisseur totale

Les sections suivantes examineront en détail certaines des différentes propriétés des matériaux pour les composants principaux qui constituent une conception de PCB, y compris les propriétés électriques, FR-4 et le cuivre.

Propriétés des Matériaux en Détail

Propriétés Électriques

Les propriétés les plus critiques à considérer pour les exigences électriques sont la résistance électrique, la constante diélectrique et la résistance à l'humidité. Référez-vous à la Figure 3 pour une liste de certains des matériaux les plus courants et leurs valeurs de propriétés associées. N'oubliez pas de consulter votre fabricant pour des données plus spécifiques sur les propriétés électriques.

Figure 3 - Propriétés Typiques des Matériaux Diélectriques Courants [2-2]

Valeurs par Défaut FR-4

Les valeurs par défaut dans la Figure 4 ci-dessous pour le FR-4 peuvent être utilisées comme une base de référence pour déterminer vos exigences matérielles spécifiques. Ces valeurs changeront en fonction de votre matériau de base spécifié et de l'épaisseur comme montré dans les sections suivantes.

Figure 4 - Valeurs par défaut du matériau FR-4[2-3]

Matériau de base FR-4 et épaisseur

Les valeurs dans la Figure 5 ci-dessous listent les matériaux FR-4 les plus couramment utilisés aujourd'hui pour les conceptions de cartes multicouches et vous aideront à choisir l'épaisseur appropriée pour votre FR-4. L'épaisseur de variations spécifiques de FR-4 incluant GETEK^®, Rogers^®, FR-406 et FR-408 sont similaires et peuvent également être calculées en utilisant ce tableau.

Figure 5 - Référence d'épaisseur de matériau FR-4[2-4]

Désignation et épaisseur du préimprégné FR-4

Le préimprégné (Pre-impregnated) est le matériau en feuille (par exemple, tissu de verre) qui est imprégné d'une résine et durci à un stade intermédiaire. La plupart des fabricants de PCB proposeront cinq types de préimprégnés incluant 106, 1080, 2113, 2116, et 7628. Référez-vous à la Figure 6 pour les spécifications d'épaisseur spécifiques pour chaque type de préimprégné.

Note : Il existe des limitations quant au type et au nombre de feuilles de pré-imprégné qui peuvent être placées entre les couches de la carte. Consultez votre fabricant concernant les besoins spécifiques de la disposition de votre carte pour déterminer la désignation et l'épaisseur de pré-imprégné correctes.

Figure 6 - Désignation et épaisseur du pré-imprégné FR-4[2-4]

Types de feuilles de cuivre

Les fabricants proposent généralement différents types de feuilles de cuivre parmi lesquels choisir, les plus courants étant le cuivre électro-déposé (ED Copper) et le cuivre laminé. Les cartes rigides utiliseront généralement des feuilles de cuivre électro-déposées tandis que les cartes rigides-flexibles utiliseront des feuilles de cuivre laminé. Quel que soit le type de feuille de cuivre que vous choisissez, elles répondront toutes à vos exigences standard IPC-MF-150[2-5]. Si vous choisissez un type de feuille alternatif tel que le nickel ou l'aluminium, assurez-vous de spécifier les caractéristiques sur votre dessin maître pour éviter toute mauvaise communication ou problème de fabrication.

Valeurs de résistance du cuivre

À mesure que les cartes deviennent plus denses et plus complexes, il devient de plus en plus important de calculer la résistance distribuée de votre cuivre. Vous pouvez utiliser la formule[2-6] ci-dessous pour calculer facilement la résistivité dans vos pistes de cuivre :

R = ρ*L/A

où :

R est la résistance de bout en bout de la piste en Ohms

ρ est la résistivité du matériau de la piste en Ohm Mètres

L est la longueur de la piste en mètres

A est la section transversale de la piste en mètres carrés

Vous pouvez également utiliser l'un des outils gratuits ci-dessous pour calculer rapidement votre résistivité du cuivre sans avoir besoin d'effectuer des calculs manuels :

• Calculateur de Circuit[2-7]
• Calculateur de Résistance de Trace EEWeb[2-8] 
• Calculateur de Résistance Endmemo[2-9] 

Capacité de Transport de Courant du Cuivre

Dans la Figure 7 peut être utilisée comme référence pour comprendre la capacité de transport de courant des couches internes pour les épaisseurs de cuivre communes et les niveaux de température au-dessus de l'ambiant. La capacité de transport de courant pour les couches externes est approximativement 2x celle des couches internes. Pour des données plus détaillées sur les largeurs de ligne et les exigences d'espacement, référez-vous à IPC2221[2-10].

Figure 7 - Largeurs de Conducteur Encapsulées[2-10]

Épaisseur de la Carte Finie

Dans le cadre de votre processus final de sélection de matériel, vous voudrez calculer l'épaisseur de votre carte finie. Cette mesure est faite de cuivre à cuivre et représentera votre épaisseur maximale de carte finie. Certains détails à garder à l'esprit concernant le calcul de l'épaisseur de la carte incluent :

• L'épaisseur du circuit imprimé déterminera comment votre fabricant configurera ses machines de traitement.
• L'épaisseur du circuit imprimé influencera les limitations de votre carte pendant la fabrication, y compris les ratios d'aspect.
• Les fabricants proposent généralement des épaisseurs de stratification entre 0,0008” et 0,240”, soudure incluse.
• Les cartes de moins de 0,05” d'épaisseur nécessiteront généralement une manipulation et un traitement spéciaux, ce qui pourrait entraîner des coûts plus élevés et des temps de traitement plus longs.

Finaliser vos choix de matériaux

Vous avez maintenant les connaissances nécessaires pour finaliser vos choix de matériaux de base pour votre prochaine conception de PCB prête à être fabriquée. Pour résumer, les matériaux de base et les valeurs de propriétés requises avant de commencer votre processus de conception comprennent :

 

Avec ces valeurs en main, vous pourrez alors calculer l'épaisseur maximale de votre carte, ce qui aura un impact direct sur les coûts de fabrication et les exigences de traitement par votre fabricant. La section suivante couvrira comment stratégier l'agencement de votre PCB pour la fabrication, y compris le placement des vias/trous, les couches de masque de soudure, la documentation en sérigraphie, et plus encore.

Stratégiser l'agencement de votre PCB

Introduction

Avec vos sélections de matériaux finalisées, il est maintenant temps de plonger dans les détails spécifiques de la mise en page de votre PCB. Bien que les flux de travail d'ingénierie individuels puissent différer d'un concepteur à l'autre, il existe un certain nombre de considérations de conception primaires qui nécessitent des exigences de DFM précises pour considérer une carte 100% prête pour la fabrication. Dans les sections suivantes, vous apprendrez les spécificités de la stratégie de votre mise en page PCB incluant les spécifications SMT et traversantes, la documentation sur le silkscreen, les applications de masque de soudure, et plus encore.

Décider entre le montage traversant ou le SMT

Lors de la conception d'un PCB, il est typique de choisir soit la technologie de montage en surface (SMT) soit le montage traversant pour vos applications de composants. Si vous utilisez les deux méthodes de fabrication, alors votre carte est considérée comme un PCB hybride. Basé sur les tendances actuelles de l'industrie dans la conception de PCB, il est recommandé que la plupart de vos composants soient des dispositifs montés en surface (SMD), car cette technologie domine le marché de la conception de PCB depuis les années 1990 et inclut de nombreux avantages y compris des densités de carte plus élevées à un coût inférieur. Gardez les points suivants à l'esprit lors de la décision entre SMT et traversant :

• Les PCB avec des dispositifs à trous métallisés (PTH) sont soudés par vague, tandis que les PCB avec des dispositifs de montage en surface (SMD) peuvent être soudés par vague ou par refusion.
• Mélanger ces deux technologies entraînera des processus séparés pour fabriquer votre carte et augmentera votre temps et coût de fabrication global.
• Certains fabricants installeront à la main les composants à travers-trous, ce qui augmentera votre temps et coût de fabrication global.

La méthode d'application des composants que vous choisissez aura un impact direct sur vos coûts globaux et le temps de fabrication. Il est recommandé de s'en tenir à la technologie SMT pour les conceptions de cartes professionnelles, car cela résulte en des délais de production plus rapides et une fiabilité supérieure.

Sérigraphie et Identifiants de Composants

Tous les contours des composants sur votre sérigraphie doivent être marqués avec un désignateur de référence et des indicateurs de polarité (le cas échéant). Il est important de s'assurer que ces désignateurs et indicateurs sont lisibles et visibles même après l'installation des composants pour une vérification facile après production. La figure 8 inclut des directives recommandées sur où les emplacements des désignateurs de référence et les marquages de polarité devraient être placés sur votre sérigraphie :

Figure 8 - Placement pour les Désignations de Référence des Composants

Désignateurs de Référence des Composants

La figure 9 comprend une liste de désignateurs de référence standard de l'industrie issus de la norme IPC-2612[3-1] pour la génération de symboles schématiques. Il est recommandé d'utiliser ces désignateurs dans toutes vos mises en page de cartes pour aider à maintenir la cohérence de tous vos projets.

Figure 9 - Désignateurs de référence des composants[3-1]

*Non une lettre de classe, mais couramment utilisé pour désigner les points de test à des fins de maintenance.

Note : La liste ci-dessus n'est pas exhaustive. Voir la liste standard des lettres de désignation de classe dans ANSI Y32.2/IEEE Std 315 [3-2], Section 22 et l'Index.

Masque de soudure

Le masque de soudure est une couche mince, semblable à un vernis, appliquée comme revêtement final sur votre PCB pour protéger diverses caractéristiques, y compris les pistes de cuivre et les plans de masse qui ne doivent pas être soudés. Parmi les avantages du masquage de soudure, on peut citer :

• Protéger votre PCB contre les dommages par oxydation.
• Prévenir le vol et les ponts de soudure (courts-circuits) entre les conducteurs et les plages.
• Éviter l'écaillage pendant le processus d'assemblage si placé directement sur du cuivre nu.

Exigences de base pour l'espacement du masque de soudure

Là où le soudage ou le contact électrique est nécessaire (autour des pastilles SMD et PTH, des trous de positionnement, des zones de contact de blindage, des fiduciaux, etc.), un dégagement de masque de soudure est requis. Spécifier un dégagement de masque de soudure assure qu'il n'y a pas d'empiètement du masque de soudure sur les pastilles pendant la fabrication, ce qui peut entraîner un moindre apport de soudure ou des pastilles complètement déconnectées si les exigences de dégagement appropriées ne sont pas spécifiées. Référez-vous à la Figure 10 ci-dessous pour les exigences de dégagement appropriées pour le masque de soudure sur les pastilles et les pistes :

 

Dans l'exemple ci-dessus, si l'espacement minimum entre la pastille et la piste (colonne B) est inférieur à celui requis, alors le masque de soudure sera appliqué sur la pastille ou le métal exposé sur la piste et pourrait entraîner un dysfonctionnement de la carte.

Masque de Soudure entre les Pastilles SMD

S'il est nécessaire d'avoir un masque de soudure entre les pastilles SMD et qu'il n'y a pas assez d'espacement pour l'appliquer, il est recommandé de garder deux choses à l'esprit :

• L'espacement minimum fourni entre les pastilles.
• La taille minimum de masque de soudure que votre fabricant peut reproduire avec succès.

Avec ces deux exigences à l'esprit, il est recommandé soit d'augmenter l'espacement entre les pastilles pour l'application du masque de soudure, soit de consulter votre fabricant pour déterminer des alternatives supplémentaires.

Vias et Trous

Les vias sont une partie cruciale de chaque conception de PCB et sont responsables de la transmission du courant électrique entre les couches. Ils peuvent également représenter un fardeau significatif pour les coûts de fabrication si des directives de dégagement et de dimensionnement cohérentes ne sont pas suivies. Les sections ci-dessous couvriront les spécificités des dégagements et dimensions des vias et trous, ainsi que des applications spécifiques des vias.

Exigences de dégagement des vias

Les vias standards doivent maintenir des dégagements minimaux par rapport aux conducteurs adjacents, et le dégagement dépendra largement du fait que le via soit tenté ou exposé. Vous constaterez souvent que les vias exposés nécessiteront des dégagements plus importants pour fermer les connexions électriques exposées par rapport aux vias masqués.

Directives de dimensionnement des vias

Lors de la conception de trous de via métallisés, il est recommandé de maintenir un rapport d'aspect de 1:1 entre le diamètre du trou et l'épaisseur du substrat. Cette règle empirique garantira qu'une quantité adéquate de métal de cuivre se forme dans l'ensemble du trou pendant le processus de fabrication. Par exemple, dans un substrat de 0,20 pouce d'épaisseur, les trous devraient avoir au moins 0,20 pouce de diamètre. Cependant, la plupart des fabricants disposent d'une large sélection de tailles de trous de forage et répondront généralement aux exigences en dehors de cette recommandation générale. Une chose à retenir lors du choix d'une taille de trou est qu'un trou métallisé fini sera plus étroit en raison de la métallisation. La figure 11 illustre les tailles de forage standard typiques :

Figure 11 - Tailles standard de perçage pour les vias et les trous

Anneaux annulaires

L'anneau annulaire est la différence entre le diamètre du pad et le diamètre de perçage correspondant ; en d'autres termes, la zone sur le pad qui entoure le via. La figure 12 montre comment calculer facilement la largeur d'un anneau annulaire :

Largeur de l'anneau annulaire = (diamètre du pad - diamètre du trou) /2

Figure 12 - Largeur recommandée pour l'anneau annulaire

Il existe de nombreuses conditions qui peuvent faire que le trou percé ne soit pas exactement au centre lors de la fabrication. Si il est acceptable d'inclure une « tangence » sur les pads de votre produit fini, il est alors recommandé de vérifier auprès de votre fabricant leurs directives concernant les largeurs minimales d'anneau annulaire.

Pour garantir un anneau annulaire minimal de 0,001 pouce sur le produit fini, tous les pads de votre conception doivent être 0,0008 pouce (2 x 0,0004 pouce) plus grands que le trou percé. Cela garantira que le trou percé sera tangent au bord du pad. Si vous ne plaquez pas les trous traversants de vos conceptions, cela peut entraîner des anneaux annulaires plus petits, ce qui pourrait résulter en un soulèvement de l'anneau pendant le soudage ou une rupture pendant les opérations normales de la carte. Cela se produit en raison du manque de soutien d'un baril plaqué.

Figure 13 - Diamètres de trous percés et plaqués

Vias exposés

Les vias exposés sont des connexions électriques exposées qui ne sont pas couvertes de masque de soudure. Les dégagements ouverts pour les vias exposés par rapport à d'autres vias ou terres non adjacentes au pad doivent être d'au moins 0,15 pouce, 0,20 pouce étant préférable.

Vias tentés

Le tenting d'une via consiste à recouvrir le trou de la via et l'anneau annulaire avec du masque de soudure, et devrait être défini comme la méthode par défaut dans votre flux de travail de conception. Gardez à l'esprit qu'il n'y a généralement pas d'étapes supplémentaires prises par votre fabricant pour garantir qu'une ouverture de via reste fermée. Si vous souhaitez vous assurer que votre via est fermée et couverte, vous devriez spécifier dans votre impression de fabrication que vous voulez que ces vias soient bouchées avec du masque, ce qui est également appelé remplissage avec du masque. Cela est particulièrement important pour les conceptions BGA où les vias se trouvent à proximité des pads SMD du BGA.

Voir la Figure 14 pour des exemples d'applications de tenting de via recommandées :

Figure 14 - Applications de Tenting de Via Recommandées sur un BGA

Via-dans-les-pads et Micro Vias

Le via-dans-les-pads permet un placement proche des condensateurs de découplage et facilite le routage pour tout BGA à pas de bille, ainsi qu'aide à la gestion thermique et à la mise à la terre. Suivez les directives ci-dessous lorsque votre conception nécessite des via-dans-les-pads :

• Les via-dans-les-pads doivent être coiffés de cuivre. De plus, le côté opposé des vias doit être soit coiffé de cuivre (s'il est utilisé comme point de test en circuit (ICT)), soit masqué pour garantir que les produits chimiques de placage ne restent pas piégés dans la via.
• Si les via-in-pads ne sont pas bouchés, des coûts d'assemblage supplémentaires pourraient être engagés pour traiter le problème de la remontée de soudure (redistribution de la soudure loin du joint prévu) et le pillage de soudure (manque de soudure suffisante et présence de vides dans les joints prévus).

Vias Aveugles et Enterrés

Similaires aux trous traversants, les vias aveugles et/ou enterrés (BBV) sont des trous qui connectent une ou plusieurs couches. Dans ce processus, un via aveugle connecte une couche externe à une ou plusieurs couches internes mais pas aux deux couches externes, et un via enterré connecte une ou plusieurs couches internes, mais pas à une couche externe. Cela est important car ces types de vias permettent d'obtenir des cartes plus denses et peuvent économiser de l'espace sur la carte en n'exigeant pas d'espace sur les couches de composants. Voir la Figure 15 pour un exemple d'application de via aveugle et enterré :

Figure 15 - Vias Aveugles et Enterrés

Un détail particulier à surveiller lors de l'utilisation de vias aveugles est la profondeur de perçage (d'une couche externe à une couche interne). Par exemple, si vous avez une carte de 0.062” d'épaisseur avec 8 couches, la profondeur maximale du trou du via aveugle ne peut pas dépasser 0.018” (pour un via de 0.035” avec un trou de 0.018”).

En tant que ligne directrice générale, gardez les pastilles de via des couches internes environ 0,016 pouce au-dessus de la taille de perçage, car cela fournira un bon rendement pour votre fabricant. Il est recommandé de consulter votre fabricant pour mieux comprendre leurs contraintes de conception BBV concernant le poids du cuivre, la taille minimale de perçage et les exigences de ratio d'aspect maximal.

Vias sous les BGA

Les processus de refusion peuvent causer le déplacement ou la torsion des composants en puce, résultant en un court-circuit d'un côté du composant en puce avec un via exposé à proximité. Pour cette raison, il est recommandé que les vias sous les BGA soient tentés par défaut dans vos règles de conception. Utilisez les directives ci-dessous pour l'espacement de dégagement recommandé pour la zone interdite exposée :

• Si un via est adjacent à une pastille SMD, il doit être au minimum de 50 % de la largeur de terminaison du composant.
• Si un via se trouve à l'extrémité d'une pastille SMD, il doit être au minimum de 0,15 pouce (de préférence 0,20 pouce).

La figure 16 montre quelques exemples de bonnes pratiques de conception pour les vias placés près des composants en puce :

 

Figure 16 - Directives de placement des vias près des composants en puce

Plaquettes en forme de larme

L'objectif d'ajouter un pad en forme de larme est de réduire les contraintes mécaniques et thermiques à l'endroit où la piste se joint au pad en fournissant un support supplémentaire en cuivre/métal. Cela aide également à garantir que de bonnes connexions sont établies et maintenues, car cela augmente la tolérance du fabricant de PCB lorsqu'un perçage est effectué et qu'une erreur de positionnement se produit.

Le processus de création de larmes implique l'ajout de cuivre à la jonction d'un pad existant et d'une sortie de piste. Il est important d'ajouter principalement ces éléments aux perçages traversants, où vous pourriez avoir un petit rapport piste-pad. Ils doivent également être ajoutés aux parcours de circuit à partir d'un pad (solide ou via pad), et cette pratique devient plus importante à mesure qu'une piste se rétrécit. Pour les pistes de plus de 0,20 pouce, les larmes ne sont généralement pas nécessaires. En règle générale, si votre conception n'est pas un dispositif RF ou à haute fréquence, ajoutez des larmes à l'étape finale de votre conception. La figure 17 montre divers exemples de larmes et leurs espacements et formes recommandés :

Figure 17 - Formes de Larmes Recommandées

Ratio d'Aspect Placage

Le rapport d'aspect est le rapport entre l'épaisseur de la carte et la taille du trou percé (avant le placage) [3-4]. Ce rapport guidera votre fabricant afin qu'il ne dépasse pas les capacités mécaniques de son équipement de perçage. La figure 18 montre un exemple visuel de la manière dont les rapports d'aspect sont déterminés sur un PCB :

Figure 18 - Détermination d'un rapport d'aspect pour un PCB

Par exemple, un PCB qui a une épaisseur de 0,065″ et qui comprend une taille de trou de 0,020″ aura un rapport d'aspect égal à 3:1. Ce rapport est important car il se rapporte également au processus de placage. Les tailles de trous trop petites par rapport à l'épaisseur de la carte (rapports d'aspect plus élevés) pourraient ne pas atteindre un placage de cuivre acceptable lorsque les solutions de placage s'écoulent à travers le trou. La figure 19 fournit un ensemble général de directives pour établir les rapports d'aspect :

Figure 19 - Matrice de rapport d'aspect pour des épaisseurs de carte spécifiques[3-5]

Directives pour l'espacement, le placement et le routage des vias

Avec la taille et les types de vos vias établis, il est maintenant temps de commencer à les placer et à les router sur la disposition de votre carte. Ci-dessous, vous trouverez plusieurs directives de placement à garder à l'esprit, en particulier pour les dispositions de cartes qui utilisent des composants traversants ou des emballages de type SIP.

Recommandations pour le placement des vias pour les composants traversants

Lorsque votre conception comprend des composants traversants, il est recommandé de maintenir les vias éloignés de ces dispositifs car le via peut causer la montée de la soudure et endommager ces composants. Il est également recommandé de garder les vias à une distance d'environ 0,100 pouce des boîtiers SIP, car ces paquets peuvent être insérés incorrectement.

Recommandations générales pour le placement des vias

Étant donné que la soudure peut remonter à travers les vias, il n'est pas recommandé de placer des vias sous les composants en chip car cela peut entraîner un composant endommagé, court-circuité ou soulevé. Cela est également important car parfois, les composants en chip doivent être collés ou époxydés sur la carte, et un via sous celui-ci ou à proximité peut interférer avec cette zone (voir la Figure 20 pour un exemple).

Figure 20 - Directives de dégagement des vias pour le soudage à la vague

Lors de la connexion d'un bord de via à un bord de patte de composant, des dégagements de moins de 0,010 pouce ne sont pas recommandés à moins que vous ne conceviez une carte dense. Si votre carte est dense, alors vous devrez les couvrir avec un masque de soudure. Il est recommandé de consulter votre fabricant sur les dégagements minimaux qu'ils exigent pour les cartes plus denses. Voir la Figure 21 pour un exemple de connexions recommandées des vias aux pattes de composant :

Figure 21a - Connexions recommandées des vias aux composants de pad (Bonne conception)

Figure 21b - Connexions non recommandées des vias aux composants de pad (Mauvaise conception)

Lorsqu'un via n'est pas connecté à un pad de composant, un espacement minimal de 0,025 pouce est recommandé, et cet espacement devrait être augmenté à 0,040 pouce si le via se trouve du côté soudure de la carte.

Voir la Figure 22 et prendre note de la direction de la soudure à la vague :

Figure 22 - Espacement des composants via pour la soudure à la vague

Finalisation de vos exigences en matière de vias

Les vias sont un élément crucial de chaque conception électronique et s'assurer que vos dégagements, dimensions, types et méthodes de routage restent cohérents sur toute votre carte contribuera grandement à concevoir une carte fabriquable et économique. La section suivante se concentrera sur des stratégies supplémentaires de disposition de carte et d'autres options à connaître pendant votre processus de conception.

Routage des pistes vers les terres des composants

Lorsque vous avez une terminaison de composant qui pourrait générer de la chaleur et est connectée à une large piste, le transfert de chaleur produit peut conduire à un mauvais joint de soudure. Cela peut même résulter en des joints de soudure ouverts pour des connexions sans masque de soudure, car la soudure peut migrer loin de la terminaison du composant.

Pour résoudre ce problème, le rétrécissement des pistes peut aider à équilibrer la température et empêcher la soudure et la chaleur de s'éloigner du pad.

Rétrécir une Piste

Une directive générale pour le rétrécissement d'une piste est de la garder pas plus large que 0,010” là où elle se connecte au pad et de la faire courir au moins sur 0,010” avant qu'elle ne se connecte à la piste large. Si vous devez connecter une piste large à une plage de composant, elles doivent avoir la même largeur tout en gardant les dimensions aussi petites que possible. La figure 23 montre un exemple de ce processus :

Figure 23a - Connexion de Grandes Pistes aux Plages de Composants (Bon Design)

Figure 23b - Connexion de Grandes Pistes aux Plages de Composants (Bon Design)

Connexion de Grandes Pistes de Masse aux Plages de Composants

Lorsque vous devez connecter de grandes pistes de masse aux plages des composants, vous devriez réduire la largeur des pistes pour assurer un bon équilibre et pour éviter le transfert de chaleur qui pourrait causer la migration de la soudure vers la grande zone conductrice. Vous pouvez également avoir plusieurs pistes reliant les motifs de plages aux grandes pistes et aux plans de masse. Il est recommandé de maintenir la largeur de la piste (lors de la réduction) depuis la pastille à un maximum de 0,010 pouce et une longueur minimale de 0,010 pouce depuis la pastille jusqu'à un grand plan ou une grande piste. Voir la Figure 24 pour un exemple de ces recommandations d'espacement :

Figure 24a - Connexion des plages des composants aux grands conducteurs (Bon design)

Figure 24b - Connexion des plages des composants aux grands conducteurs (Mauvais design)

Connexion des pastilles de composants rapprochés

Lors de la connexion des pastilles de composants à puce rapprochés, il est recommandé de router les pistes vers l'extérieur puis de retour vers les pastilles plutôt que d'avoir des pistes routées directement entre les pastilles ou à travers les pastilles. Cela aidera à prévenir les courts-circuits qui seront réparés par erreur, à éviter le tombstoning dû à de mauvais équilibres thermiques, et à éviter les joints de soudure froids et le déplacement des composants. Voir la Figure 25 pour un exemple de la manière correcte de connecter les pastilles aux composants :

Figure 25a - Connexion des pastilles de composants rapprochés (Bon design)

Figure 25b - Connexion des pastilles de composants rapprochés (Mauvais design)

Figure 25c - Connexion des pastilles de composants rapprochés (Mauvais design)

Connexion des pastilles aux pistes

Chaque pastille doit être connectée à sa propre piste, et il est recommandé d'avoir le routage soit à l'extérieur soit à l'intérieur des bords des pastilles tout en gardant le routage symétrique. Cela est important et critique dans les zones sans masque de soudure, car cela aide à empêcher la soudure de s'éloigner de la pastille et arrête le déplacement des composants. En général, la plupart des fabricants souhaiteront voir une quantité équilibrée de cuivre connectant les pastilles des composants. Voir la Figure 26 pour des exemples de routage de pistes et les méthodes préférées de connexion des pistes aux pastilles des puces.

Routing préféré : (les flèches indiquent la migration de la soudure)

 

Routing acceptable :

 

Routing non préféré : (les flèches indiquent la migration de la soudure)

Figure 26 - Connexion des pistes aux plages des composants lors de l'utilisation de masque de soudure

Lors du routage de composants CMS à pattes, il est recommandé de router la piste par-dessus puis de revenir en arrière, formant une configuration en “U” renversé, plutôt que de former un “H” en passant directement entre les plages. Voir la Figure 27 pour un exemple de cette configuration en forme de “U” :

Figure 27 - Configuration en "U" pour le routage des composants CMS à pattes

Plans et Traces

Il est recommandé d'avoir vos plans d'alimentation et de masse toujours sur des couches internes, symétriques et centrés. Cela aidera à prévenir la déformation de votre carte et facilitera également le positionnement précis et le placement des composants. La plupart des fabricants d'assemblage autorisent une courbure et une torsion de 0,7 % à 0,75 % soit pour les PCB à double couche soit pour les PCB multicouches avec une épaisseur de carte de 0,06”.

Le même ensemble de recommandations s'applique aux traces. Elles devraient être disposées aussi également que possible tant dans l'axe X que Y et de préférence dans plusieurs orientations sur toutes les couches pour aider à prévenir le gauchissement de la carte.

Options de Placage

Pour les cartes à trous métallisés (PTH), le cuivre chimique est utilisé pour rendre le chemin du trou suffisamment conducteur pour permettre une accumulation supplémentaire de métal cuivre jusqu'à une épaisseur spécifiée par le concepteur, qui est généralement de 0,001 pouce. Le processus de cuivre chimique ajoute également en moyenne 0,0013 pouce de cuivre aux lignes externes, en plus du feuillard de cuivre original (0,5 oz ou 1 oz). La figure 28 résume les types de finition les plus courants pour tous les circuits exposés sur une carte. Il est recommandé de consulter votre fabricant pour obtenir des conseils sur la sélection d'une finition qui réduira la dégradation du matériel et améliorera la consistance de surface lors de la connexion des composants sur votre carte.

Figure 28 - Comparaisons des Finitions de Placage Finale[3-6]

Relief Thermique

Le soulagement thermique est crucial pour le soudage à la vague, le traitement SMT et le soudage manuel. Cela devient plus important sur les assemblages à haute teneur en cuivre et les cartes multicouches car le cuivre peut se transformer en un puits de chaleur qui attire la majeure partie de la chaleur des zones de soudage. Cela peut rendre difficile le maintien des températures de processus, et la présence d'un soulagement thermique facilite le soudage des composants traversants en ralentissant le taux de dissipation thermique à travers les trous métallisés. Ne pas avoir de soulagement thermique pourrait entraîner un mauvais remplissage des trous et des joints de soudure froids, et peut également affecter les capacités de retravail. Quelques-uns des avantages de l'ajout d'un soulagement thermique sur votre carte incluent :

• Un meilleur contrôle de la taille des trous.
• Plus de cohérence dans l'épaisseur du placage.
• Une inspection des joints de soudure plus rapide et plus facile.

En règle générale, il est recommandé d'utiliser un motif de soulagement thermique pour tout via ou trou qui est connecté à un plan de masse ou d'alimentation. Il est également recommandé d'éviter d'utiliser un soulagement thermique sur les trous de composants à ajustement forcé et de considérer l'utilisation de la capacité thermique actuelle dans vos calculs. Voir la Figure 29 pour un exemple de motif de soulagement thermique typique sur un agencement de carte :

Figure 29 - Motif de Soulagement Thermique Typique

Mettre en Place les Bases

Ce chapitre a jeté les bases de votre processus de conception, vous permettant de stratégiser les fondamentaux de l'agencement de votre carte, y compris l'utilisation de composants à traversant ou CMS, la documentation claire de votre sérigraphie, la compréhension de l'importance du masque de soudure, et enfin la spécification de la taille et du placement des vias. Nous sommes maintenant prêts à plonger dans les directives spécifiques pour le placement et l'orientation des composants sur votre agencement de carte pour que votre PCB soit fabriqué avec succès.

Placement et Orientation de vos Composants

Introduction

Avec vos types de composants préférés établis, il est maintenant temps de décider comment placer et orienter efficacement ces pièces sur votre carte. Ce processus aura un grand effet sur la manière dont vous utilisez l'espace disponible sur votre agencement de carte, et peut être l'une des étapes les plus difficiles de votre processus de conception. Ci-dessous, vous trouverez des recommandations spécifiques sur comment optimiser le placement de vos composants pour qu'ils soient à la fois fabriquables et capables de répondre à vos exigences de conception spécifiques.

Directives Générales de Placement et d'Espacement des Composants

Avant d'entrer dans les spécificités du placement et de l'orientation des composants, il y a plusieurs directives générales à garder à l'esprit :

• Pour un soudage et un placement efficaces, il est recommandé d'orienter les composants similaires dans la même direction.
• Évitez de placer des composants sur le côté soudé d'un circuit imprimé qui se trouveraient derrière des composants avec des trous métallisés.
• Pour minimiser le nombre de processus nécessaires pour assembler un circuit, essayez de placer tous vos composants CMS du même côté du circuit, et tous les composants à trous traversants (si mixtes) sur le côté supérieur du circuit.
• Lorsque vous avez des composants de technologies mixtes (trous traversants en haut et CMS des deux côtés), les fabricants pourraient exiger un processus supplémentaire pour époxyer les composants du bas, ce qui augmentera vos coûts de fabrication globaux.
• Vous devriez terminer toutes les pistes avec une seule trace et définir vos pastilles avec un masque de soudure.

En suivant uniquement les directives ci-dessus, vous serez bien en avance sur un concepteur de PCB typique dans l'utilisation efficace de votre agencement de circuit tout en garantissant que votre circuit est fabriqué sans aucun retard. Les sections suivantes aborderont des recommandations spécifiques concernant le placement des composants, l'orientation et la terminaison.

Directives spécifiques pour le placement des composants et l'orientation du circuit

Avoir un espacement adéquat entre vos composants est crucial pour un soudage approprié, effectuer des retouches, tester votre circuit et un processus d'assemblage fluide. Un mauvais espacement des composants pourrait conduire à un placement manuel en raison de l'incapacité d'une machine de placement à effectuer correctement son travail.

Parfois, vous ne pouvez pas éviter de disperser des composants à puce sur le dessous de votre carte. Pour éviter l'ombrage et les terminaisons non soudées, il est recommandé d'avoir un espacement de 0,100 pouce entre chaque composant, comme le montre la Figure 30 :

Figure 30 - Espacement des composants pour éviter l'ombrage et les terminaisons non soudées

Il est recommandé que l'espacement entre les composants soit égal à 1x la hauteur du composant (ou au minimum à ½ de sa hauteur). La figure 31 et b montre l'espacement minimal recommandé entre les composants pour certains des types de boîtiers les plus courants. Pour plus de détails sur l'espacement des composants, veuillez vous référer à l'IPC-7351[4-1].

Figure 31a - Espacement minimal recommandé entre les composants CMS en fonction de la densité SMT

Espacement entre composants

Figure 31b - Exigences standard de dégagement pour l'espacement des composants en fonction du type[4-2]

NOTE : Les supports (pour PLCC et DIP) et les connecteurs doivent être éloignés des composants BGA et CSP pour éviter la fissuration des joints de soudure due à un stress possible exercé lors du chargement/retirage secondaire de cartes d'extension ou de composants IC.

(*) Pour le côté primaire uniquement. Pour le côté secondaire, un dégagement de 0,125 pouce est requis pour tous les composants SMT des broches DIP nécessitant un dispositif de soudure à la vague sélective. Les connecteurs à ajustement par pression sont une exception et ne nécessitent pas ce dégagement sur le côté secondaire.

(**) Option avancée si absolument nécessaire :

Les composants 0402 peuvent être espacés de 20 mils.

Les composants 0603 peuvent être espacés de 25 mils.

Ces chiffres s'appliquent uniquement à Viasystems et nécessitent une configuration spéciale de leur part.

Viasystems doit être notifié avant la fabrication de la carte.

Orientation des composants et de la carte

Il est important de prendre le temps d'orienter soigneusement vos composants car cela affecte directement la fabricabilité de votre carte et la fiabilité du processus d'assemblage. Plusieurs variables détermineront comment votre carte sera placée et soudée via l'équipement d'assemblage de votre fabricant, incluant les trous d'outillage, les emplacements des connecteurs, les composants en bordure et le contour du PCB. Voir la Figure 32 pour une comparaison entre les agencements de cartes avec des composants mal placés et ceux avec un espacement adéquat.

Figure 32a - Regrouper de grands composants nécessite un reflow à haute température (peut endommager les puces)

Cette carte devra subir un reflow à une température plus élevée, ce qui pourrait causer des dommages aux composants en puce. Cela est dû au fait d'avoir de grands composants situés dans une zone particulière de la carte.

Figure 32b - Répartir les grands composants pour une meilleure distribution thermique

Pour une meilleure distribution thermique, il est préférable de répartir les grands composants sur toute la carte.

Figure 33 : Détachement de la terminaison du pad du composant en raison d'un mauvais équilibre thermique (Tombstoning) 

Si votre carte est composée de composants de grande taille avec des hauteurs supérieures à 0,20 pouce, il est recommandé de rendre l'espacement entre les composants égal à la hauteur du plus grand boîtier de composant. Cette stratégie laisse suffisamment d'espace pour l'inspection visuelle et facilite la réparation.

Pour obtenir un meilleur équilibre thermique de votre carte pendant le refusion, vous devriez répartir les composants aussi uniformément que possible sur toute votre carte. Cela garantira qu'aucune zone de votre carte ne sera substantiellement plus chaude qu'une autre. Il est également recommandé d'éviter de concentrer de grands composants dans une seule zone de votre carte pour aider à minimiser le gauchissement et la torsion tout en fournissant une distribution thermique équilibrée.

Orientation de la carte pour le soudage à la vague

Les fabricants préfèrent généralement qu'une carte soit sur son axe long lorsqu'elle passe à travers une machine à souder. Cela minimisera la complexité de l'installation et empêchera une carte de se bomber vers le bas pendant le soudage. Voir la Figure 34 pour un exemple montrant une orientation de carte non préférée dictée par le connecteur de bord de carte, qui interférerait avec l'assemblage de préhension si elle était tournée vers l'axe long préféré.

Figure 34 - Orientation Carte-à-Souder Non Préférée

Orientation des Composants

L'emplacement géographique d'un composant sur un PCB est important pour la fabricabilité correcte de la carte. Il est recommandé d'orienter vos composants par rapport au contour de votre carte et au processus de soudure sur le long axe du PCB, où vos petits circuits intégrés de contour (SOIC) sont disposés en parallèle à la direction du flux de soudure comme illustré dans les Figures 35 a et b.

Figure 35a : La carte dans cette orientation (Haut & Bas) est soudée dans le long axe (Orientation préférée)

Figure 35b : Orientation des composants du côté inférieur pour la soudure à la vague (Non préférée)

Pour les composants en puce, les deux terminaisons doivent être parallèles à la vague de soudure afin qu'ils puissent être soudés en même temps. Évitez l'ombrage en ne plaçant pas les composants en puce perpendiculairement les uns aux autres. Cela aidera également à éviter les fillets de soudure inégaux (et les sauts) qui mettent généralement en tension les joints de soudure. La figure 36 montre un exemple visuel de l'orientation correcte des composants en puce.

Figure 36a : Bonne orientation des composants en puce

Figure 36b : Mauvaise orientation des composants en puce

Plus vous avez d'ombrage de composants plus petits sur votre carte à cause de la vague de soudure, plus il est probable que votre PCB se retrouvera avec des joints de soudure ouverts. Assurez-vous que la direction de soudage de votre carte est positionnée de manière à ce que les gros composants ne fassent pas d'ombre aux petits composants à puce comme le montre la Figure 37 ci-dessous.

Figure 37a : Bon placement des composants

Figure 37b : Mauvais placement des composants (Ombrage)

Orientation des BGA

Il est recommandé de placer les BGA sur le dessus de la carte pour éliminer la possibilité de connexions de soudure ouvertes lors du second passage de refusion. Votre fabricant pourrait exiger des étapes supplémentaires dans le processus d'assemblage si vous avez des composants BGA des deux côtés de votre carte.

Ces étapes supplémentaires garantiront un support temporaire de l'autre côté d'un BGA pendant le processus de refusion du second passage.

Évitez de placer des composants BGA et des composants à grand boîtier plat quadratique (QFP) au centre du PCB pour prévenir la déformation de la carte causée par des pièces plus lourdes. Ne pas suivre cette directive peut entraîner des connexions de soudure ouvertes comme le montre la Figure 38, et c'est une préoccupation pour les cartes standard de 0,062 pouces lorsque la surface de la carte est supérieure à 25 pouces carrés.

Figure 38 - Exemple de l'effet de courbure et de torsion sur les dispositifs BGA

Si votre conception comporte des composants BGA des deux côtés du circuit imprimé, il est recommandé de décaler chaque BGA pour faciliter la réparation et l'inspection des billes de soudure comme illustré dans la Figure 39.

Figure 39 - Stratégie de montage BGA

Placement sous le composant

Lorsque vous spécifiez un composant sous un autre, cela peut rendre les inspections, les réparations et les tests plus difficiles. Si placé sous des sockets BGA ou des sockets ZIF, vous devrez tenir compte de l'affaissement de la bille BGA, qui est typiquement d'environ 25% du diamètre de la bille. Il est recommandé de garder à l'esprit les tolérances de l'empilement avec ce type de conceptions car elles rendent impossible l'inspection des dispositifs cachés et rendent difficile la réalisation de réparations.

Limitations de placement des packs de résistances (R-Pack)

Les packs de résistances avec terminaison de type convexe et joints de soudure externes sont préférés par les fabricants de PCB. Ces types de packs de résistances ont un meilleur espacement et une soudure de terminaison plus facile, ce qui facilite le contrôle visuel et l'inspection des joints de soudure.

Placement des condensateurs

Pour maintenir votre conception cohérente et aider au processus d'assemblage, il est recommandé de placer tous les condensateurs polarisés dans une orientation où l'extrémité positive est à droite ou en bas. Comme vous l'avez vu précédemment, la polarité doit être indiquée sur le typon sur le contour du boîtier. Les condensateurs de découplage doivent toujours être placés aussi près que possible de la broche d'alimentation de l'IC et orientés perpendiculairement aux composants SOIC et au flux de soudure.

Cartes Double Face

L'espacement entre les pads (de pad à pad) qui sont perpendiculaires et parallèles à la direction de la soudure doit être d'au moins 0,025” pour éviter les ponts de soudure. Il est également recommandé de maintenir un espacement minimum de 0,025” d'un pad de trou traversant ou d'une bordure de via à un pad de montage en surface ou un autre via.

Composants et Soudage à la Vague

Tous les composants utilisés sur les côtés de soudage à la vague d'un assemblage doivent d'abord être approuvés par votre fabricant pour une immersion dans un bain de soudure. Pour les composants hauts (plus hauts que 0,0100”) tels que les condensateurs au tantale, il est recommandé d'avoir au moins 0,100” de dégagement de pad à pad (dans toutes les directions) pour éviter les sauts et les connexions ouvertes pendant l'opération de soudage à la vague.

Certains types de composants sont sensibles au soudage à la vague à des températures élevées, et il n'est pas recommandé de les placer sur le côté arrière de votre carte (couche inférieure) où la vague de soudure entrerait en contact avec le composant. Les composants qui ne sont pas recommandés pour être placés sur le côté arrière d'une carte (couche inférieure) incluent :

• les composants BGA.
• les inducteurs non encapsulés.
• les composants QFP.
• les dispositifs à pattes en "J".
• les connecteurs.
• tout autre dispositif qui ne peut pas être immergé dans la soudure.

les composants traversants

Lorsque vous déterminez la taille finale requise de votre PTH, gardez à l'esprit que si le PTH est trop grand, le composant ne restera pas en place et pourrait se décaler, augmentant la probabilité de "soulèvement" et créant des courts-circuits en raison de l'inondation de soudure pendant le soudage à la vague. Si le PTH est trop petit, le composant pourrait ne pas s'adapter dans le PTH et pourrait entraîner un remplissage de soudure insuffisant. Il est facile de désorienter un composant traversant, donc les emballages directionnels sont préférés aux bidirectionnels. La figure 40 donne un ensemble général de directives pour déterminer les tailles finales de PTH :

Figure 40 - Recommandations Pin-à-Trou pour les composants traversants[4-3]

Avec les informations présentées dans ce chapitre, vous êtes désormais bien équipé pour commencer votre processus de placement et d'orientation des composants afin de répondre aux exigences fondamentales de fabricabilité. Avant de commencer votre processus de placement des composants, il est recommandé de consulter votre fabricant pour discuter de toute exigence de placement spécifique qui n'a pas été décrite dans les sections précédentes. Maintenant que votre conception est bien avancée vers l'achèvement, il est temps de finaliser le processus de mise en page de la carte en configurant vos exigences de points de test dans le prochain chapitre.

Configurer Vos Exigences de Points de Test

Définir correctement les points de test sur une mise en page de carte pendant votre processus de conception est crucial pour que votre PCB soit testé et vérifié par votre fabricant. Les points de test que vous établissez détermineront finalement la fiabilité de votre PCB, et permettront à votre fabricant d'identifier et de diagnostiquer tout problème potentiel avant que votre carte ne quitte l'installation de traitement. Ce chapitre couvrira les exigences générales de test pour votre PCB, puis entrera dans les détails du placement des pastilles de test et de la panelisation.

Exigences Générales des Points de Test

Avant d'entrer dans les détails des exigences des points et pastilles de test, il y a plusieurs lignes directrices générales à garder à l'esprit :

• Chaque nœud sur votre carte devrait avoir au moins un point de sonde de test (de préférence deux), y compris les broches des composants se connectant à ce nœud.
• Il n'est pas recommandé d'utiliser les pattes des composants comme points de test, car cette méthode peut entraîner des joints de soudure manquants ou fissurés.
• Il est recommandé de répartir vos points de test sur toute votre carte, plutôt que de les concentrer en un seul endroit de la carte, car cela aidera à éviter les fuites d'air dans le processus de scellage sous vide de votre carte emballée.

Plaquettes de Test

Les plaquettes de test peuvent être des vias/plaquettes, une plaquette de composant (PTH), ou un Point de Test spécifié (TP) avec son propre désignateur de référence.

Voir la Figure 41 pour un exemple de via de test traversant.

Figure 41 - Via de Test Traversant

Pour les sondes de test, utilisez les diamètres de plaquettes de test ci-dessous pour assurer des résultats de test appropriés pendant votre processus de fabrication :

• Pour les sondes de test standard de 0,100”, 0,070” ou 0,050”, le diamètre des plaquettes de test doit être entre 0,015” et 0,040” et elles doivent avoir assez de surface de soudure pour un contact fiable de la sonde.
• Si votre conception nécessite l'utilisation de sondes de 0,030” à 0,015” (par exemple, pour des dispositifs à pas fin), les plaquettes de test doivent avoir un espacement adéquat autour d'elles (pas moins de 0,050”).
• Les sondes de 0,030” à 0,015” sont plus fragiles, plus coûteuses, moins fiables et leur utilisation devrait être minimisée.
• Pour les cartes plus grandes (plus de 12” de chaque côté), maintenez la taille des pastilles de test à un minimum de 0,040”.
• En général, les pastilles de test ne devraient pas se trouver à moins de 0,125” du bord de la carte.

Espacement des Pastilles de Test et Exigences d'Outilage

L'espacement entre les pastilles de test (centre à centre) doit être maintenu à 0,100”. Cela permettra l'utilisation de sondes plus grandes qui sont moins coûteuses à configurer et fournissent une lecture plus fiable.

Plus l'espacement entre les pastilles de test est petit, plus il est probable que votre fabricant devra utiliser des sondes plus petites, plus coûteuses et moins fiables comme le montre la Figure 42.

Figure 42 - Espacement des Pastilles de Test

Pastilles de Test pour Cartes SMT

Les composants sur les cartes SMT qui ont une hauteur de 0,35 pouce (ou plus) sont difficiles à sonder, il est donc recommandé de maintenir un dégagement de 0,100 pouce entre les pastilles de test et le bord de ces composants. Cela évitera de devoir réaliser des découpes ou des reliefs dans la plaque de sonde si l'espacement entre la pastille et le composant est inférieur au minimum requis comme illustré dans la Figure 43.

Figure 43 - Espacement entre la pastille de test et le composant pour les composants de plus de 0,200 pouce de hauteur

Pour les composants de moins de 0,35 pouce de hauteur, les pastilles de test doivent être placées à au moins 0,040 pouce du bord du composant.

Cela évitera d'endommager soit la sonde soit le composant en raison des tolérances dans le placement des composants et le fixage comme montré dans la Figure 44.

Figure 44 - Espacement entre la pastille de test et le composant pour les composants de moins de 0,200 pouce de hauteur

Exigences en matière d'outillage de test

Au minimum, deux trous d'outillage sont requis sur le PCB. Ils doivent être placés le plus loin possible l'un de l'autre, en diagonale, et avoir un diamètre de 0,125 pouce. La zone libre autour des trous d'outillage doit avoir un rayon annulaire de 0,125 pouce.

Panelisation

La panelisation, également connue sous le nom de procédé pas-à-pas, est la méthode consistant à placer deux PCB ou plus sur un même panneau, ce qui permet de sécuriser les cartes pendant la fabrication, l'expédition et l'assemblage. Étant donné que votre PCB est tarifé par panneau, votre coût sera directement impacté par le nombre de PCB qui peuvent être fabriqués sur un panneau. La panelisation peut également vous faire gagner du temps en traitant plusieurs cartes à la fois en gros comme illustré à la Figure 45.

Figure 45 - Circuits Rectangulaires dans un Seul Panneau avec Trous d'Outils et Onglets de Détachement

Les images de PCB sur un panneau peuvent représenter un design unique ou un regroupement de divers designs. Un certain nombre de trous sont percés à plusieurs endroits le long du bord du panneau, avec le contour de la carte non complètement découpé pour créer un onglet. Une fois sur le panneau, les cartes peuvent ensuite être facilement détachées avant ou après avoir été équipées de composants.

Il est recommandé de consulter votre fabricant pour déterminer si la panelisation est nécessaire pour la fabrication de votre carte. Les facteurs qui détermineront combien de PCB peuvent être placés sur un panneau incluent :

• La taille du design individuel.
• Le poids total des composants placés.
• La taille du panneau de l'équipement d'assemblage.
• L'espace supplémentaire nécessaire pour les composants dépassants.

À mesure que le nombre de circuits augmente au sein d'un panneau, sa résistance mécanique diminue, ce qui peut entraîner la flexion du panneau sous son propre poids pendant l'assemblage et le refusion. Bien qu'un panneau plus petit contenant moins de cartes puisse être plus solide, cela peut ne pas être le moyen le plus efficace d'utiliser les tailles de panneaux de fabrication standard du fabricant de PCB et cela ajoutera des coûts supplémentaires pendant le processus d'assemblage.

Directives générales pour les panneaux

Le panneau moyen est approximativement de la taille d'une feuille de papier A4. Les spécifications suivantes doivent être incluses pour une panelisation standard :

• Les bandes de détachement doivent mesurer environ 0,400”.
• Les fiduciaux doivent être à au moins 0,125” d'un bord de carte ou d'un bord de cadre de panneau.
• Les conceptions de panneaux doivent avoir des trous d'outillage non métallisés de 0,125” situés à 0,2” des coins de cadre (ou selon les directives de votre fabricant).
• Un dessin de conception de panneau qui inclut :
  • Les dimensions de longueur et de largeur du panneau.
  • Les dimensions des rails de détachement.
  • Les dimensions et emplacements des cibles de fiducial.
  • Les dimensions et emplacements des trous d'outillage.

Bandes d'outillage

Étant donné qu'un PCB doit être maintenu en place par l'équipement d'assemblage, il est généralement nécessaire de disposer d'une zone sans composant de 0,200 pouce de chaque côté de la carte. Si les composants sont plus proches que cela, une bande de montage sera nécessaire, et une zone de déchet supplémentaire de 0,400 pouce sera requise autour des bords de la carte. Si votre conception comporte des composants dépassant les bords du PCB, la largeur du cadre de montage devra être augmentée en conséquence. Bien que cela ne soit pas obligatoire, avoir un chanfrein de 0,100 pouce sur le coin des barres de montage facilitera l'alignement de l'équipement d'assemblage avec la carte et aidera à éviter tout risque de blocage. La figure 45 montre un panneau standard avec les bandes de montage, les trous et les cadres inclus.

Les bandes de montage sont jetées après que l'assemblage soit complet et que les circuits individuels soient retirés. Si votre conception ne contient pas de composants débordants, et que le composant le plus proche du bord est à au moins 0,100 pouce de distance, les bandes de montage le long des bords supérieur et inférieur seront incluses comme le montre la Figure 47 ci-dessous :

Figure 47 - Bandes de montage le long des bords supérieur et inférieur d'un PCB

Trous de montage

Les trous d'outillage sont nécessaires pour aligner et positionner précisément la carte de circuit dans les machines et les dispositifs de traitement (par exemple, dispositifs de routage, processus d'impression de pâte à souder, machines de perçage, dispositifs de test, etc.). La configuration minimale doit inclure au moins deux trous non métallisés, un dans chaque coin (opposés l'un à l'autre), avec un diamètre de 0,125″ et situés à 0,200” du bord de la carte. Un troisième trou est souhaitable, si l'espace le permet, car il améliorera la précision de l'alignement et pourra être utilisé pour garantir que la carte ne sera pas placée dans le dispositif dans la mauvaise orientation.

En raison de la limitation des têtes d'insertion de placement automatique et des contacts d'outillage, une zone sans composant d'environ 0,400” à partir du centre du trou doit être maintenue. Ces exigences peuvent varier en fonction de la machine d'insertion, il est donc recommandé de consulter votre fabricant de PCB pour assurer la meilleure configuration. Le placement correct des trous d'outillage peut être vu dans la Figure 48 :

Figure 48 - Placement correct des trous d'outillage sur un PCB

Processus de dépanelisation

Il existe plusieurs méthodes de dépanelisation décrites ci-dessous, chacune ayant ses avantages selon les contraintes physiques de la forme de votre carte et des composants associés. Vos exigences de conception spécifiques détermineront quel processus de dépanelisation utiliser, et il est recommandé de consulter votre fabricant pour sélectionner la solution idéale.

Onglets de rupture

Pour soutenir les PCB individuels pendant le processus d'assemblage et pouvoir les retirer une fois l'assemblage terminé, plusieurs petits onglets de rupture sont ajoutés autour du périmètre du profil du PCB.

Pour une meilleure stabilité, au moins deux onglets sont nécessaires à chaque bord de votre carte. Ces onglets doivent être des trous non métallisés d'un diamètre entre 20 mils et 30 mils et espacés de 40 mils à 50 mils comme montré dans la Figure 49. Cette méthode a l'avantage d'être facile à détacher du panneau, mais laissera un bord rugueux. Si vous avez des tolérances serrées pour un boîtier mécanique, les trous peuvent être décalés dans le PCB pour éliminer tout matériel au-delà du bord du PCB.

Figure 49 - Onglets de rupture

Lors du détachement, certaines contraintes seront appliquées sur le stratifié et les composants CMS positionnés près des pattes peuvent être endommagés. Pour minimiser les dommages, il est recommandé d'orienter ces composants à 90° par rapport au bord de la carte. En général, les composants, pistes, vias et plans des couches internes ne devraient pas se trouver à moins de 0,100 pouce des trous de détachement.

Détachement Solide

La méthode de détachement solide est plus robuste et utilise moins de matériau que les pattes de détachement, et ne nécessite pas non plus de pince à dénuder pour retirer une carte d'un panneau. Après le détachement de la PCB, la carte a tendance à laisser un peu de matériau indésirable sur son bord, ce qui pourrait nécessiter un peu de remplissage pour niveler la carte. La figure 50 montre une coupe transversale d'un détachement solide sur une PCB :

Figure 50 - Coupe transversale d'un détachement solide

Rainurage en V

Le rainurage en V, ou le scoring en V, est une autre alternative pour détacher les cartes du panneau, et c'est souvent une bonne option pour les cartes sans composants dépassants. Cette méthode de dépanelisation alternative coûte moins cher à mettre en œuvre et est idéale pour la production en volume. Une coupe transversale de la méthode de rainurage en V est montrée dans la Figure 5 :

Figure 51a - Coupe transversale de rainure en V

Séparer les cartes du panneau en utilisant le rainurage en V créera une certaine contrainte le long de la zone qui est cassée, il est donc recommandé de placer les composants CMS à au moins 0,100 pouce du bord de votre carte. Le rainurage en V produira également un bord de carte brut et non fini après avoir été entaillé par votre fabricant de PCB. La figure 51b montre les lignes de rainurage requises sur un panneau pour la méthode de rainurage en V :

Figure 51b - Lignes de rainurage requises et détails sur le panneau rainuré en V

PCB de formes irrégulières

Si vous concevez un PCB de forme irrégulière, il est recommandé d'utiliser la technique de panelisation pendant le processus d'assemblage pour rationaliser le processus de production de votre carte.

Cela fournira des pièces de déchets de matériel comme montré dans la Figure 52 :

Figure 52 - Carte irrégulière avec panneaux de remplissage

Finaliser la mise en page de votre carte

En ajoutant des points de test appropriés sur une carte, vous augmenterez considérablement la probabilité de détecter toute erreur liée à la fabrication lors du processus de validation post-production. Étant donné que chaque conception a ses limites et contraintes physiques uniques, il est toujours recommandé de consulter votre fabricant pour déterminer l'emplacement idéal des points de test. Avec le processus de mise en page de votre carte entièrement terminé, il est maintenant temps de passer au processus de documentation post-conception pour communiquer clairement l'intention de conception à votre fabricant choisi.

Documenter votre PCB pour la fabrication

Avant de pouvoir envoyer votre conception à la fabrication, vous devrez vous assurer qu'elle est correctement documentée pour communiquer clairement votre intention de conception. Bien que les fichiers électroniques tels que Gerber et ODB++ fournissent suffisamment d'informations de base pour fabriquer votre carte, ils n'incluent pas tous les détails précis dans votre tête sur la manière dont vous avez l'intention de faire produire votre carte.

L'étape de documentation est votre chance de documenter précisément l'agencement de votre carte et d'éviter toute incompréhension concernant l'intention de conception qui survient généralement lorsque les objectifs de conception ne sont pas clairement transmis. Ce chapitre se concentrera sur la création d'un modèle de documentation PCB standard et détaillera toutes les informations nécessaires que vous voudrez inclure pour augmenter la compréhension de votre fabricant. Le chapitre suivant abordera ensuite les spécificités de votre dessin maître. Celui-ci, et le chapitre suivant, s'appuient sur la norme IPC-D-325A[6-1].

Tailles de Dessin

La première étape pour créer un dessin maître est de sélectionner une zone de dessin appropriée pour contenir tous vos dessins. Les dimensions de votre zone de dessin sont appelées la taille du dessin et doivent se conformer aux tailles standard ANSI-Y 14.1[6-1] comme illustré dans la Figure 53[6-2]. Si possible, les tailles de dessin devraient être maintenues cohérentes pour toute la documentation tout en adhérant aux politiques de documentation de votre entreprise.

Figure 53 - Tailles de Dessin Standard pour la Documentation PCB

Blocs Principaux d'un Modèle PCB pour la Fabrication et l'Assemblage

Il y a plusieurs blocs qui doivent être inclus dans votre dessin de PCB. Un bloc comprend des détails et des spécifications supplémentaires qui aideront à définir clairement vos exigences de conception pour la fabrication et devraient être entièrement détaillés pour éviter tout retard de production potentiel ou erreurs. La figure 54 montre un espace de dessin vierge avec les blocs mis en évidence.

Figure 54 - Espace de Dessin de PCB Vierge avec Blocs Mis en Évidence

Zonage

Le zonage est utilisé pour fournir une référence à un dessin et est particulièrement utile avec les dessins multisheets. Bien que vous puissiez zoner un dessin de plusieurs manières, il est recommandé de choisir une méthode et de l'utiliser dans tous vos designs pour des raisons de cohérence. La méthode présentée dans ce guide comprend les directives suivantes (voir Figure 55) :

• Les bordures horizontales (haut et bas) de la feuille de dessin doivent être étiquetées en commençant par « A » en haut à gauche du dessin et en augmentant alphabétiquement à mesure que vous vous déplacez vers la droite.
• Sur les côtés verticaux (gauche et droite) commencez avec « 1 » en haut et continuez vers le bas tout en augmentant numériquement à mesure que vous descendez.
• Toutes les lettres doivent être en majuscules.

Figure 55 - Exemple de Méthode de Zonage

Bloc Titre

Le bloc de titre est une partie importante de la conception de votre PCB, car il communique à votre fabricant les informations de base nécessaires à la fabrication de votre carte. Lors de la création du bloc de titre pour votre projet PCB, il y a de nombreuses sections différentes que vous devrez fournir, y compris :

• Titre
• Échelle
• Numéro de dessin
• Code de cage
• Bloc d'approbation

Les figures ci-dessous montrent ces sections en détail sur le bloc de titre et fournissent des détails supplémentaires sur ce qui doit être inclus :

Titre et Sous-titre

Le Titre et le Sous-titre fournissent une description brève et précise du PCB et doivent être écrits en lettres majuscules.

Figure 56 - Bloc de Titre et Sous-titre

Échelle

L'Échelle est le rapport de la conception réelle à l'image et doit être décrite sous forme fractionnaire.

Figure 57 - Bloc d'Échelle

Numéro de Dessin (DWG. NO.)

Le Numéro de Dessin est utilisé pour le classement et l'identification du Projet PCB.

Figure 58 - Bloc de Numéro de Dessin

Code de Cage (si applicable)

Le Code de Cage est une chaîne de cinq caractères utilisée par le gouvernement fédéral pour identifier un établissement commercial.

Figure 59 - Bloc de Code de Cage

Bloc d'Approbation

Le bloc d'approbation est utilisé pour permettre à des individus (projeteurs, concepteurs, vérificateurs, etc.) de valider un design.

Figure 60 - Bloc d'approbation

Bien que les exigences puissent varier en fonction des normes CAO établies par votre organisation, les cinq sections ci-dessus sont considérées comme les exigences minimales nécessaires pour un bloc de titre. Vous devriez travailler à établir vos propres normes de bloc de titre pour les projets futurs. Les blocs présentés dans les figures ci-dessous incluent des détails optionnels qui pourraient être pertinents pour les spécifications de votre projet.

Bloc d'application

Le bloc d'application est optionnel et divisé en deux parties, la première étant la section «UTILISÉ SUR» et l'autre étant la section «PROCHAINE ASSY». La section «PROCHAINE ASSY» indique à l'ingénieur la prochaine assemblée dans laquelle la pièce sera utilisée, tandis que «UTILISÉ SUR» se réfère à l'assemblée principale qui abrite la prochaine assemblée.

Figure 61 - Bloc d'application

Bloc de révision

Le bloc de révision est utilisé pour suivre la révision du projet et peut être vu dans la Figure 62 ci-dessous. Assurez-vous de respecter le schéma de révision de votre entreprise, mais si aucun schéma n'est en place, utilisez le schéma de révision suggéré ci-dessous :

• La première révision est indiquée par un "A"
• La deuxième révision est indiquée par un "B" et ainsi de suite
• Si vous épuisez les lettres, introduisez une seconde lettre. "AA" → "AB"

Figure 62 - Bloc de Révision

Numéro de Contrat

Le Numéro de Contrat, également connu sous le nom de numéro de bon de commande, est utilisé pour lier et suivre un projet.

Figure 63 - Numéro de Contrat

Clé de Distribution

La Clé de Distribution est utilisée pour la distribution interne à certains départements de votre organisation et doit être placée directement au-dessus du Bloc de Titre.

Figure 64 - Clé de Distribution

Bloc de Matériaux

Le Bloc de Matériaux contient des numéros correspondant aux notes appropriées, spécifiant les matériaux utilisés.

Figure 65 - Bloc de Matériaux

Bloc de Statut de Révision

Le Bloc de Statut de Révision contient des informations situées sur la première page du dessin maître et montre le statut de révision pour chaque feuille individuelle du dessin. Ce bloc doit être situé dans le coin supérieur droit de votre modèle de PCB.

Figure 66 - Bloc de Statut de Révision

Bloc de Feuille de Continuation

Le Bloc de Feuille de Suite est utilisé pour les feuilles autres que la première page. Un Bloc de Feuille de Suite doit être placé dans le coin inférieur droit de la page comme montré dans la Figure 67 et devrait inclure :

• Bloc d'approbation (si nécessaire)
• Code Cage
• Numéro de dessin
• Révision du dessin (optionnel)
• Numéro de feuille
• Échelle
• Taille

Figure 67 - Feuilles de Suite

Blocs Principaux d'un Gabarit de PCB pour la Fabrication et l'Assemblage

Bloc de Titre Schématique

Alors qu'un Bloc de Titre Schématique partage une grande partie des mêmes informations que son homologue PCB, y compris la taille du dessin, la date, le titre et la révision (voir Figure 67), il présente également un certain nombre de différences comme décrit ci-dessous :

Figure 68 - Bloc de Titre Schématique

Bloc des Documents de Référence

Le Bloc des Documents de Référence liste la documentation de production du projet requise.

Figure 68 - Bloc des Documents de Référence

Numéro de Dessin d'Assemblage

Le Numéro de Dessin d'Assemblage est le numéro unique attribué au Dessin d'Assemblage. Le Dessin d'Assemblage est une représentation détaillée de la structure entière de la carte avec tous les composants placés.

Numéro de Dessin de Fabrication

Le numéro de dessin de fabrication est le numéro unique attribué au dessin de fabrication. Le dessin de fabrication représente les zones de la carte qui nécessitent une construction, telles que l'empilement des couches et le tableau de perçage.

Numéro de document du BOM

Le numéro de document du BOM est le numéro unique attribué au document de la nomenclature (BOM). Le BOM intègre tous les aspects de votre conception pour produire votre produit fini. Le BOM est discuté plus en détail plus loin dans ce guide.

Numéro de dessin du PCB

Le numéro de dessin du PCB est le numéro unique attribué au dessin du PCB.

Projet

Ce bloc est utilisé pour entrer le nom ou le numéro du projet principal.

 

Nom de fichier

Le nom de fichier fait référence au nom de fichier enregistré, y compris l'extension.

 

Nom et adresse de l'entreprise

Cette zone est destinée au nom de votre entreprise et à son adresse postale.

 

Finalisation de votre documentation de base de fabrication

Communiquer les informations de base sur votre conception à la fois à votre fabricant et aux parties prenantes atténue les risques de mauvaise communication de l'intention de conception. Il est vivement recommandé d'utiliser les blocs optionnels qui s'adapteront le mieux aux exigences particulières de votre projet pour faciliter l'organisation de votre documentation de conception. Une documentation organisée rendra plus facile la connexion de votre intention de conception à travers votre documentation. Maintenant que nous avons abordé le nommage et l'organisation de nos documents, examinons le contenu du dessin maître.

Documenter Votre Dessin Maître

 

La conception pour la fabrication (DFM) ne concerne pas seulement votre processus de conception, il s'agit d'être conscient de ce qui se passe avant et après que vous ayez terminé l'agencement de votre carte, depuis le premier composant que vous placez numériquement jusqu'à la dernière pièce qu'une machine de placement place physiquement sur votre PCB. Au cœur, le DFM est autant un art qu'une science, exigeant des ingénieurs qu'ils soient conscients non seulement de leurs propres préoccupations dans le processus de conception mais aussi des besoins de chaque partie prenante. C'est la responsabilité du concepteur de comprendre le processus de fabrication des PCB afin qu'ils puissent mettre en œuvre avec succès les pratiques de DFM dans leur PCB.

Dans ce guide, nous avons examiné en profondeur le DFM pour la conception de PCB sous deux angles : la fabrication et l'assemblage. En termes de fabrication, les concepteurs seront limités par les capacités de traitement et ils doivent s'assurer que la disposition physique dans leur système ne viole pas ces contraintes. En termes d'assemblage, le concepteur doit encore s'assurer que leur disposition physique n'interférera pas avec les aspects fondamentaux du processus d'assemblage et conduira à de hauts rendements. Pour concevoir un PCB réussi du premier coup, vous devez regarder à travers un prisme plus large et voir la conception que vous produisez dans le domaine numérique comme une petite pièce d'un puzzle plus grand.

L'objectif de ce guide est de donner aux nouveaux concepteurs les outils dont ils ont besoin pour s'assurer qu'ils ne violent pas les contraintes DFM/DFA au sein du processus de fabrication de PCB. Nous offrons des lignes directrices simples mais importantes sur les sujets suivants :

• Un aperçu du processus de fabrication
• Des éléments importants à inclure dans les empreintes de PCB qui faciliteront la fabrication et l'assemblage
• Les propriétés matérielles importantes qui s'appliquent dans la sélection des matériaux pour la plupart des PCB
• Des conseils pour stratégier une disposition de PCB afin d'assurer une fabrication réussie
• Documenter votre PCB à l'aide de dessins de fabrication et d'assemblage

Pour en savoir plus sur d'autres sujets importants de conception de PCB, jetez un œil à notre page des Guides sur le hub de ressources Altium.