E-Book : Naviguer dans la fabrication de PCB : Partie 2

Décodage des notes de fabrication de PCB

Un bon ami à moi a une blague concernant la planification d'un nouveau design de PCB pour la fabrication : il demande souvent « avez-vous appelé votre fabricant aujourd'hui ? » pour souligner qu'il faut engager le dialogue avec votre partenaire de fabrication à plusieurs reprises durant le processus de conception. C'est quelque chose que les concepteurs oublient souvent, et cela peut entraîner de sérieux maux de tête avant la fabrication à grande échelle. En réalité, votre carte devrait passer par plusieurs tours d'analyse DFM pour garantir sa fabricabilité, tant en termes de fabrication que d'assemblage.

Alors, quand devriez-vous commencer à soumettre votre conception à l'analyse DFM ? Une autre question importante pourrait être : quelle est la meilleure façon d'accélérer le processus d'analyse DFM ? Il y a beaucoup à vérifier dans n'importe quelle carte, et inspecter entièrement les conceptions pour la fabricabilité peut être chronophage, surtout dans les agencements complexes. Voici à quoi s'attendre dans l'analyse DFM et comment faire passer rapidement votre conception à travers le processus.

Que comprend l'analyse DFM pour les PCBs ?

De manière générale, l'analyse DFM s'applique à tout ce qui doit être fabriqué à grande échelle. Les produits manufacturés doivent être conçus pour s'adapter au processus utilisé pour la production de masse, donc un design doit être inspecté pour s'assurer qu'aucun élément du design ne créera de faible rendement, de défauts ou de faible durée de vie. De nos jours, votre fabricant de PCB et votre assembleur de PCB peuvent se trouver aux antipodes, et il est crucial de s'assurer qu'ils ont tous accès à un stockage unique et contrôlé des informations du projet pour effectuer l'analyse DFM.

L'analyse DFM pour les PCB implique de vérifier si le design sera conforme aux processus de fabrication et d'assemblage de votre fabricant. Tout concepteur expérimenté devrait savoir que la liste des choix de conception susceptibles de compromettre la qualité est longue. Je sais que je n'ai toujours pas mémorisé tous les problèmes de fabricabilité possibles qui pourraient se cacher dans un design, donc je compte souvent sur mon fabricant pour inspecter mes cartes lorsque je suis sur le point de lancer une fabrication.

Inspectez souvent votre design

Cela soulève un point important : quand devriez-vous effectuer des vérifications de DFM (Design for Manufacturability) sur votre conception ? Si vous travaillez sur des cartes plus simples, il est probablement suffisant de compter sur votre fabricant pour réaliser une vérification DFM finale avant la production ; des analyses DFM approfondies répétées prennent simplement trop de temps alors que votre fabricant peut effectuer cela rapidement. Pour des conceptions plus avancées, comme des cartes à signaux mixtes à nombre élevé de couches avec des espacements serrés et plusieurs normes de signalisation, plusieurs analyses DFM sont nécessaires pour identifier les éventuels problèmes de qualité dès le début.

La meilleure façon d'éviter des changements de conception inutiles avant la fabrication est de réaliser des analyses DFM à plusieurs moments différents :

Lors de la sélection des composants : Cela concerne principalement les tailles des composants passifs, en particulier 0201 et 01005. Si vous devez utiliser ces petits composants, assurez-vous simplement que votre fabricant peut les gérer.

Pendant la planification de l'implantation : À ce stade, nous déterminons encore certains aspects de base de la carte comme le nombre de couches possible, la gamme de largeurs de pistes, les tailles de via, si nous devrons passer à l'HDI, quels stratifiés de PCB utiliser, et quel niveau de Produisabilité IPC sera applicable à la conception.

Après le placement des composants : Une fois que vous avez placé les composants, pensez au processus d'assemblage, particulièrement en ce qui concerne le soudage sur les cartes SMD double face. Réfléchissez également à la manière dont les composants reliés à la terre seront soudés à leur plan de référence et s'ils nécessitent des allègements thermiques.

Lors de la planification de l'empilement : Vous seriez surpris de voir combien d'empilements doivent être modifiés avant qu'un design puisse être mis en fabrication. Cela revient simplement à demander à votre fabricant une table d'empilement vérifiée.

Après la génération des Gerbers : Certains défauts sont plus faciles à détecter dans vos fichiers Gerber, il est donc préférable de scanner vos Gerbers à la recherche de problèmes comme les chevauchements de perçages et les ratios d'aspect des vias.

En collaboration avec l'équipe MCAD : Dans certains cas, le placement de connecteurs soudables ou d'autres éléments mécaniques peut créer des espaces excessivement serrés.

Il y a quelques-uns de ces points qui méritent d'être développés car ils ne sont peut-être pas souvent discutés dans d'autres articles.

Dégagements des composants

Certains points applicables aux connecteurs le sont également pour tout autre composant, mais il y a un autre aspect concernant les dégagements qui mérite vérification. Assurez-vous d'avoir prévu de l'espace pour l'expansion lors de l'assemblage, surtout pour les connecteurs dotés d'une enveloppe ou d'une base en plastique. Si deux composants sont trop proches et qu'ils se dilatent pendant le soudage, ils peuvent tous deux se détacher de la carte pendant l'assemblage.

Vérifier les dégagements dans l'analyse DFM aurait pu nous aider à anticiper le soulèvement des composants lors d'une récente fabrication.

Examiner les Empreintes

Il est évident que vous devriez vous assurer que vos empreintes sont vérifiées. Cela peut être fait manuellement, ou en utilisant uniquement des composants vérifiés directement auprès des fabricants lorsqu'ils sont disponibles. Cependant, une fois qu'une empreinte est intégrée dans le layout, vous devrez vérifier les ouvertures du masque de soudure, le dégagement par rapport aux vias, le dégagement par rapport aux autres composants, les ratios d'aspect des vias, et plus encore. Si vous n'utilisez pas de logiciel avec les bonnes fonctionnalités de vérification des règles, vous pourriez laisser un pad thermique en suspension, ou vous pourriez placer un trou de perçage trop près d'un bourrelet de soudure. Vous pouvez examiner directement le layout du PCB, mais il est tout à fait acceptable de générer des Gerbers préliminaires et de comparer vos couches (voir ci-dessous).

Vous pouvez repérer les composants nécessitant des ouvertures de masque de soudure et des larmes à partir des fichiers Gerber intermédiaires.

Vérification de l'empilement

Cela peut sembler simpliste, mais vous réussirez haut la main si vous demandez simplement à votre fabricant un empilement avec le nombre de couches et l'agencement des couches souhaités. Ils ont déjà réalisé l'analyse DFM nécessaire pour s'assurer que des empilements de couches spécifiques passeront à travers leur processus. Ils vous donneront la largeur de piste, l'espacement des pistes (pour les paires différentielles) et l'épaisseur des couches que vous devrez utiliser avec vos matériaux de stratifié souhaités. Dans certains cas, vous pourriez être surpris de découvrir que votre matériau de stratifié souhaité n'est pas disponible et que vous devrez utiliser un équivalent proche.

Si vous contactez votre fabricant tôt, ils vous enverront une table d'empilement qualifiée.

Pour les empilements à 4 couches, vous recevrez probablement l'empilement standard 8mil/40mil/8mil S/P/P/S donnant une épaisseur totale de 62 mil. Des empilements plus complexes peuvent nécessiter une table personnalisée, surtout lorsque vous avez une carte qui nécessite un routage à impédance contrôlée. Si vous obtenez les informations d'empilement tôt, vous ne risquerez pas d'appliquer la mauvaise trace et l'espacement nécessaires pour l'impédance contrôlée, tout sera déjà vérifié.

Analyse DFM avant la fabrication

Une fois que vous avez terminé votre carte et que vous l'avez envoyée pour fabrication, votre fabricant devrait effectuer sa propre analyse DFM en utilisant vos fichiers Gerber finalisés. Notez que j'écris « devrait » ici car tous les fabricants ne le feront pas ; avec certains fabricants, vous téléchargez vos Gerbers et ils produiront la carte exactement telle qu'elle apparaît dans vos fichiers de fabrication sans question. Pour certains fabricants, vous devrez demander explicitement ce niveau de service car différents niveaux de service ne seront disponibles qu'en tant qu'option supplémentaire.

Une fois que vous recevez votre analyse DFM de votre fabricant, vous verrez beaucoup de résultats dans les deux domaines suivants : vérifications des dégagements par rapport aux capacités de processus, et vérifications par rapport aux exigences spécifiques de l'industrie.

Vérification des tailles de caractéristiques par rapport aux capacités de processus

Lorsque vous soumettez vos fichiers de conception à votre fabricant et qu'il effectue son analyse DFM, vous verrez probablement beaucoup de résultats concernant les vérifications de dégagement. Le fabricant devrait déjà vérifier les zones mentionnées ci-dessus, mais il devra également comparer vos tailles de caractéristiques et vos dégagements par rapport à ses capacités de processus. Même si vous avez traversé ce processus avec des Gerbers préliminaires dans le cadre de la demande de devis, il est préférable de refaire cette vérification car vous avez pu manquer quelque chose.

Un exemple de rapport d'analyse DFM provenant de l'un de mes fabricants ITAR préférés est présenté ci-dessous. Dans ce tableau, nous pouvons voir où se situent l'espacement, les tailles d'anneaux annulaires et les dégagements entre les trous métallisés et le cuivre. À partir de la dernière ligne, vous pouvez voir que mon réglage de dégagement entre la piste et le cuivre est trop faible, et que les pads sur certains empreintes ont des tailles d'anneaux annulaires petites.

Exemple de rapport d'analyse DFM montrant les dégagements par rapport aux capacités de processus.

Dans cet exemple, nous avons plusieurs erreurs le long d'une empreinte particulière, qui se trouve être un boîtier TO-92. Dans ce cas, la taille du trou dans la bibliothèque intégrée était trop grande, ce qui a forcé l'anneau annulaire autour du bord à être trop petit afin de maintenir les dégagements. Après avoir redimensionné le trou, nous avons pu faire de la place pour un anneau annulaire de Classe 2 tout en laissant suffisamment de dégagement pour éviter les courts-circuits.

Pour une conception grande et complexe avec des milliers de réseaux, comment votre fabricant vérifie-t-il chaque caractéristique possible dans votre agencement de PCB ? Il existe des applications qui aident à automatiser ce processus et qui compileront un rapport avec toutes les violations de processus. Certains fabricants ont leurs propres applications qu'ils utiliseront en interne, tandis que d'autres vous donneront accès à un programme téléchargeable que vous pouvez utiliser pour vérifier votre conception avant la fabrication.

Révision de la conformité aux classes IPC

Un autre domaine des exigences de conception qui peut nécessiter plus d'expérience est la révision de la conformité avec les classes IPC. Un point important à indiquer lors du processus de devis est le niveau de qualification IPC que vous recherchez, le cas échéant. Cela implique de vérifier les larmes, les tailles d'anneaux annulaires, les diamètres de perçage et de pad par rapport au poids du cuivre, la capacité à plaquer les vias et les trous, et les exigences d'épaisseur diélectrique, pour ne nommer que quelques-unes des principales exigences de fiabilité. La disposition physique sera comparée aux capacités du fabricant pour s'assurer que la conception résultante peut répondre aux exigences de qualification et de performance définies dans les normes IPC, et des modifications devront être apportées avant la fabrication.

Comment envoyer rapidement vos données de conception à votre fabricant

Quel est le moyen le plus rapide de mettre les fichiers entre les mains de votre fabricant, et comment pouvez-vous vous assurer qu'ils comprennent parfaitement votre intention de conception ? Vous aurez besoin du meilleur ensemble d'outils de collaboration en nuage que vous pouvez trouver. De nos jours, avec tout ce qui se fait numériquement, les concepteurs de PCB ont besoin d'outils pour les aider à collaborer sur des projets complexes et à les partager avec leurs partenaires de fabrication. Avec la plateforme Altium 365, il est facile de partager rapidement tout, des sorties de projet complètes aux fichiers de conception individuels avec votre fabricant, les autres membres de l'équipe et les clients.

Altium 365 aide également à rationaliser l'analyse DFM avec un ensemble complet de fonctionnalités de documentation, incluant :

• Des outils d'hébergement et de gestion de composants et de bibliothèques
• Un système de contrôle de version intégré basé sur Git
• Intégration avec des outils de base de données internes ou des applications de contrôle de version externes
• Des fonctionnalités de gestion et d'accès utilisateur

À l'intérieur d'Altium 365, il existe une manière extrêmement pratique de transférer votre carte à votre fabricant avec la fonctionnalité Envoyer au Fabricant. Une fois qu'un projet est publié dans votre espace de travail Altium 365, vous pouvez aller dans la publication de votre projet et cliquer sur le bouton « Envoyer au Fabricant » en haut de l'écran, comme montré ci-dessous. Votre fabricant peut alors ouvrir le projet dans Altium Designer, ou il peut télécharger les fichiers de publication et passer vos fichiers de fabrication à travers une application d'analyse DFM.

Une fois qu'un projet est publié dans votre espace de travail Altium Designer, vous pouvez donner accès à votre fabricant.

Une fois votre conception entre les mains de votre fabricant, celui-ci peut commenter des points spécifiques du design, ce qui aidera à garantir qu'il n'y a pas de confusion lors de la lecture d'un rapport d'analyse DFM. Ces commentaires peuvent ensuite être consultés en ligne sur Altium 365 via votre navigateur, ou dans la mise en page du PCB lorsque vous ouvrez votre projet dans Altium Designer. Aucun autre service basé sur le cloud ne vous aide à passer par plusieurs cycles d'analyse DFM comme Altium 365.

La manière la plus rapide de faire passer votre design par plusieurs cycles d'analyse DFM tout en suivant les modifications apportées aux projets tout au long du processus est d'utiliser la plateforme Altium 365^™. Vous disposerez de tous les outils nécessaires pour partager, stocker et gérer toutes vos données de conception de PCB dans une plateforme cloud sécurisée. Altium 365 est la seule plateforme de collaboration cloud spécifiquement conçue pour la conception et la fabrication de PCB, et toutes les fonctionnalités d'Altium 365 s'intègrent aux outils de conception de classe mondiale d'Altium Designer^®.

Les placements de marqueurs fiduciaux sur les PCB sont-ils toujours nécessaires avec les capacités de fabrication modernes ?

Il y a environ 10 ans, j'ai arrêté de regarder des films d'horreur. À ma jeunesse, j'aimais vraiment être terrifié, mais lorsque j'ai commencé ma carrière en ingénierie, je me suis davantage intéressé aux genres action et science-fiction. Cela est probablement dû au fait que je vivais ma propre part d'histoires d'horreur au travail, lorsque de simples erreurs entraînaient des cauchemars post-production catastrophiques.

Lorsque j'ai débuté ma carrière en conception électronique, les composants à traversants étaient extrêmement populaires et les composants montés en surface étaient une vue rare. Lorsque les boîtiers de microcontrôleurs (MCU) en Package à Plat Quadratique (QFP) sont devenus populaires, je n'ai eu d'autre choix que de migrer de l'ancienne empreinte de boîtier à puce plombée en plastique (PLCC). Cela est dû au fait que le PLCC nécessite une douille supplémentaire tandis que le QFP peut être monté directement sur le PCB. Autant que je sache, ce n'était qu'une question de temps avant que les fabricants de puces cessent de produire des MCU en boîtiers PLCC au profit de QFP ou de boîtiers similaires.

Lorsque mes fournisseurs d'assemblage de PCB m'ont envoyé un email pour m'annoncer qu'ils étaient incapables d'assembler mécaniquement le MCU sur les 200 cartes de production que j'avais commandées, mon cauchemar a commencé. Étant habitué aux sockets PLCC, qui sont des composants traversants, il ne m'est pas venu à l'esprit de fournir des marqueurs fiduciaux sur le PCB. Le placement des marqueurs fiduciaux est crucial et ne pas le faire signifiait que tous les MCUs emballés en QFP avec de très petits pas devaient être assemblés manuellement.

Cela a entraîné un pourcentage plus élevé de cartes rejetées et d'innombrables heures passées à corriger les défauts dus à une soudure manuelle imparfaite. Depuis, je fais toujours en sorte d'utiliser un marqueur fiducial dans mes conceptions, même si mes fournisseurs me disent qu'ils ont amélioré leurs machines pour travailler sans les marqueurs. De plus, apprendre le placement des marqueurs fiduciaux a été une énorme courbe d'apprentissage dans ma carrière ! Je ne ferai plus jamais l'erreur de manquer ces marqueurs !

Les marqueurs fiduciaux sont-ils nécessaires avec la technologie de fabrication moderne ?

J'ai toujours conçu mes cartes de circuits imprimés avec des marqueurs fiduciaux globaux et locaux. Cependant, lorsque je suis tombé sur un article expliquant la possibilité d'omettre les fiduciaux locaux, j'ai été intrigué. Cela avait du sens de supprimer les marqueurs fiduciaux sur les PCB plus petits pour maximiser l'espace pour les pistes de signal.

En raison des progrès de la technologie de fabrication, il est possible d'omettre les marqueurs fiduciaux locaux sous certaines conditions. Sur les petites cartes, les machines d'assemblage modernes peuvent placer les composants CMS en utilisant uniquement des points fiduciaux globaux. Les marqueurs fiduciaux peuvent également être omis pour les composants qui ont un pas plus large. Par exemple, les composants montés en surface avec des pas de 1,0 mm et plus peuvent être placés avec précision par les machines les plus récentes.

Cela dit, il est important de discuter de l'étendue des capacités de la machine de votre fabricant avant de supprimer les marqueurs fiduciaux locaux de votre conception. J'ai appris à mes dépens que tous les fabricants ne sont pas équipés de machines dotées de la technologie la plus récente. D'autre part, les marqueurs fiduciaux globaux ne doivent jamais être omis de vos conceptions. Même si vous travaillez avec certaines des capacités de fabrication les plus avancées.

Meilleures pratiques pour l'utilisation des marqueurs fiduciaux dans la conception de PCB

Si vous voulez tirer le meilleur parti de l'assemblage par machine, vous devez bien positionner vos marqueurs fiduciaux. Il existe quelques directives importantes concernant le placement des fiduciaux dans votre conception.

1. Le marqueur fiducial est créé en plaçant une couche de cuivre non percée en forme circulaire. Le marqueur fiducial doit être exempt de masque de soudure.
2. La taille optimale d'un marqueur fiduciaire doit être comprise entre 1 et 3 mm. Une zone de dégagement similaire au diamètre du marqueur doit être maintenue.

3. Pour les fiduciaux globaux, 3 marqueurs sont placés sur le bord des cartes pour une meilleure précision. Dans les cas où l'espace est insuffisant, au moins 1 marqueur fiduciaire global est requis.

4. Le marqueur fiduciaire doit maintenir une distance de 0,3 pouces par rapport au bord de la carte, à l'exclusion de la zone de dégagement du marqueur fiduciaire.

5. Pour le local, le placement des fiduciaux est d'au moins deux marqueurs fiduciaires en diagonale sur le bord extérieur du composant monté en surface.

6. Lorsque la carte est plus grande, tout désalignement angulaire pendant la fabrication sera plus petit. Cela est dû au fait qu'une petite déviation angulaire sera plus facile à détecter lorsque la distance entre les fiduciaux est plus grande.

Une note sur la taille des fiduciaux de PCB

La taille des repères de centrage pour PCB est généralement de 1 à 3 mm, mais la taille correcte dont vous avez besoin dépend des machines d'assemblage utilisées par votre fabricant. Certains fabricants recommandent d'ajouter 3 repères aux coins de la carte, car cela fournit 2 mesures d'alignement angulaire et permet à la machine de placement de déduire l'orientation correcte. Certains fabricants indiqueront une taille spécifique, qui dépend également de l'équipement d'assemblage utilisé par votre fabricant. En général, le diamètre de l'ouverture du masque de soudure doit être le double du diamètre du cuivre nu pour le repère de centrage, bien que certains fabricants préfèrent que l'ouverture du masque de soudure soit le triple du diamètre du repère. De plus, la taille des repères de centrage sur le même circuit imprimé (à la fois global et local) doit être cohérente et ne doit pas varier de plus de ~25 microns.

Si vous assemblez un circuit imprimé à 2 couches, les repères des couches supérieure et inférieure doivent se superposer. Cela peut surprendre ; on pourrait penser que l'agencement des repères devrait être l'image miroir l'un de l'autre, mais je n'ai jamais vu un fabricant indiquer cela dans leurs directives. La taille des repères de centrage pour les couches supérieure et inférieure doit être la même, y compris l'ouverture du masque de soudure.

 

Les fiduciaux locaux ont tendance à être aussi petits que 1 mm avec une ouverture de masque de soudure de 2 mm, bien que vous deviez faire attention à la règle D-3D montrée dans l'image ci-dessus car votre fabricant peut préférer cette ouverture de masque de soudure plus grande pour la taille de votre fiducial de PCB. La taille du fiducial local sur un PCB n'est généralement pas beaucoup plus grande que 1 mm afin de permettre le routage des pistes et de laisser de la place pour d'autres composants. Pour les petits composants, tels qu'une résistance 0201 ou un BGA de taille de puce, la machine d'assemblage sera suffisamment précise pour qu'un fiducial local ne soit pas nécessaire, et la machine saura exactement où vos composants doivent être placés.

Il n'y a aucun mal à vérifier si la taille de votre fiducial de PCB et l'ouverture du masque de soudure sont correctes avant d'envoyer votre conception à votre fabricant. Les fiduciaux sont classés comme éléments mécaniques sur votre carte et ne sont connectés à rien, il est donc simple de modifier l'empreinte pour un fiducial personnalisé et de placer un nouveau fiducial si nécessaire. Certains fabricants modifieront la taille de votre fiducial de PCB pour vous s'ils ne sont pas correctement dimensionnés.

Vous pouvez facilement concevoir et placer vos marqueurs de fiducialité, pastilles, polygones et toute autre caractéristique en cuivre pour votre PCB lorsque vous utilisez les fonctionnalités de conception et de mise en page de PCB de classe mondiale dans Altium Designer^®. Les utilisateurs peuvent profiter d'une plateforme de conception intégrée unique avec des fonctionnalités de conception de circuits et de mise en page de PCB pour créer des cartes de circuits imprimables manufacturables. Lorsque vous avez terminé votre conception, et que vous souhaitez envoyer les fichiers à votre fabricant, la plateforme Altium 365^™ facilite la collaboration et le partage de votre projet.

Décodage des notes de fabrication de PCB

Envoyer une carte pour fabrication est un moment excitant et stressant. De nombreuses nuits blanches ont résulté d'un premier lancement de fabrication, et il est important de s'assurer que tout est revu, re-revu, et peut passer une inspection DFM ! Si vous avez besoin de mettre une conception en fabrication, l'un des documents importants que vous pouvez créer est un dessin de fabrication. À l'intérieur de ce dessin, vous devrez inclure des notes de fabrication de PCB qui indiquent à votre fabricant comment construire votre carte.

Pourquoi ne pas simplement donner vos fichiers de conception à votre fabricant et le laisser se débrouiller ? Il y a plusieurs raisons à cela, mais cela signifie que la responsabilité vous revient, en tant que concepteur, de produire les fichiers de fabrication et la documentation pour votre PCB. De plus, si quelqu'un vous envoie un dessin pour une conception, vous devriez au moins être capable de lire le dessin et de comprendre ce qu'il dit. Si vous n'avez jamais eu besoin de placer des informations dans un dessin de fabrication ou de préparer des notes de fabrication, c'est en fait assez simple si vous avez les bons outils de conception. Nous allons voir comment vous pouvez faire cela dans la mise en page de votre PCB et comment cela vous aidera à générer rapidement des données pour votre fabricant.

Que sont les notes de fabrication de PCB ?

Un dessin de fabrication de PCB est utilisé par un fabricant pour s'assurer que tout le monde sur le plancher de production comprend les exigences d'un design donné et comment ce design doit être fabriqué. Dans un dessin de fabrication se trouvent des notes de fabrication de PCB. Ces notes sont généralement standardisées par différents bureaux de design ou de fabrication car il n'existe pas de norme stricte indiquant ce qui devrait ou ne devrait pas être inclus dans les notes de fabrication de PCB. Vos notes ne disent pas littéralement à votre fabricant comment construire un PCB, elles sont là pour indiquer au fabricant les exigences dans la carte nue finale afin que la construction globale puisse être réussie.

Cela signifie que, lorsque vous vous préparez à envoyer un design pour la fabrication, vous n'avez pas besoin de réécrire manuellement toutes les notes de fabrication : vous pouvez copier votre modèle dans votre agencement de PCB, insérer certains des points importants spécifiques au design, et envoyer cela à votre fabricant pour révision. Juste pour donner un exemple de ce que vous verrez dans les notes de fabrication de PCB, regardez l'exemple ci-dessous.

Exemple de notes de fabrication de PCB que nous utilisons dans nos projets.

Si vous souhaitez ouvrir une copie basée sur du texte des notes ci-dessus et les adapter à vos projets, vous pouvez les obtenir à partir de ce lien. Vos notes peuvent être mises dans un format qui est plus court ou plus pratique pour vos projets. Si vous êtes un concepteur individuel et que vous travaillez sur de nombreux projets, placer ces notes dans la disposition du PCB ou dans un dessin de fabrication peut vous aider à suivre les exigences du projet. Si vous travaillez dans une organisation plus grande, vous avez probablement des exigences spécifiques de la part de votre employeur. Si ces exigences ne sont pas spécifiées, alors il vous reviendra en tant que concepteur de les définir.

Les notes de fabrication de PCB ne sont pas strictement standardisées en termes de contenu et de format. Cependant, il y a des informations de base que vous trouverez dans n'importe quel ensemble professionnel de notes de fabrication de PCB, et certaines de ces informations sont explicites. Des choses comme l'épaisseur du panneau ou les tolérances sont (ou devraient être) plutôt évidentes. D'autres aspects des notes de fabrication méritent quelques explications. Je ne vais pas entrer dans chaque point de l'exemple ci-dessus, mais je veux souligner quelques-uns d'entre eux car ils sont critiques pour assurer que votre carte soit fabriquée correctement.

Note 1 : Niveau de Classe IPC

Cette note spécifie le niveau de performance de la carte lorsqu'elle est déployée sur le terrain selon la norme IPC-6012. Il s'agit d'une norme de fiabilité, et votre fabricant l'utilisera pour déterminer le niveau d'inspection qu'ils doivent effectuer pour garantir la fiabilité. Les trois classes sont :

Classe 1 : Réservée aux produits jetables destinés à une utilisation unique ou peu fréquente

Classe 2 : Destinée aux produits ayant une durée de vie prolongée qui seront mis en service continu

Classe 3 : Destinée aux produits de la plus haute fiabilité où la vie humaine pourrait être en jeu en cas de défaillance du produit. C'est une exigence standard pour l'équipement militaire, médical et aérospatial.

Typiquement, si vous ne spécifiez pas cela, le niveau d'inspection par défaut sera la Classe 2, ou éventuellement la Classe 1 si vous optez pour un fabricant à budget limité. Certains designs ou fabricants ne peuvent se conformer qu'aux niveaux d'inspection IPC-A-600 ; je discuterai de ces différences dans un blog à venir.

Note 4-6 : Caractéristiques de surface

Toutes les caractéristiques de surface doivent être spécifiées, y compris le masque de soudure, le marquage et le placage. Si vous ne spécifiez pas ces éléments, vous finirez généralement par obtenir une finition de surface en étain-plomb ou en argent, alors assurez-vous de spécifier quelque chose de plus fiable comme l'ENIG si vous en avez besoin. Pour la police et la taille du marquage, vous n'avez pas besoin d'inclure cela ici, cela sera indiqué dans vos Gerbers.

Le marquage, le masque de soudure et le placage doivent être spécifiés dans vos notes de fabrication.

Note 15 : Exigences de Test

L'exemple ci-dessus montre une exigence de planéité pour la carte, mais ce qu'il fait réellement, c'est lister une exigence de test. Notez que la partie B de la Note 15 liste :

• TEST CONFORMÉMENT À LA RÉVISION ACTUELLE DE L'IPC-TM-650 2.4.22

L'IPC-TM-650 2.4.22 est une méthode d'essai spécifique à laquelle la carte nue doit se conformer. C'est une exigence standard pour garantir que les composants ne sont pas inclinés pendant le soudage et l'assemblage.

D'autres exigences de test pourraient être énumérées dans cette section. Ces exigences pourraient inclure des tests de chute ou de délaminage, des tests de vibration (normalement utilisés dans le PCBA), des tests d'oxydation, des tests de cyclage thermique, ou tout autre test que vous jugez important dans votre application finale. Si une norme IPC ou une autre norme industrielle liste la méthodologie requise pour le test, alors cette norme devrait être mentionnée avec la spécification que la carte doit respecter. Cela est courant dans les cartes mil-aero qui ont des exigences spécifiques de sécurité ou de fiabilité au-delà de celles spécifiées dans les normes IPC. Si c'est un projet de loisir ou un prototype unique, vous n'avez généralement pas besoin de spécifier autre chose que la planéité, qui est une exigence de performance standard parmi les fabricants.

Cette image montre un dispositif de test utilisé pour des tests de vibration sur une carte finie.

Note 16 : Matériau PCB

J'ai examiné l'importance de vos matériaux et comment spécifier les matériaux dans un billet de blog précédent. Cette section doit spécifier les exigences les plus importantes de votre matériau. La classification de l'inflammabilité dans l'exemple ci-dessus est la norme NEMA qui est utilisée pour définir ce qu'est un substrat FR4. L'autre note (partie B dans l'exemple) est la valeur de la température de transition vitreuse (Tg). Plus la température de fonctionnement attendue de votre carte est élevée, plus la valeur Tg requise pour le substrat doit être élevée, ce qui assure que l'assemblage de circuits imprimés peut résister au cyclage thermique. Dans cette section, vous ne devriez pas spécifier les exigences de la constante diélectrique ; cela est couvert dans la section d'impédance.

Note 17 : Tolérance d'Enregistrement

Le niveau d'enregistrement dans votre carte fait référence au désalignement horizontal entre les couches dans le PCB. Lorsque le PCB est pressé, il y aura de légères variations dans l'alignement latéral des couches, généralement de moins de quelques mils. Vous ne pourrez jamais atteindre 0 mil, mais les fabricants se rapprocheront généralement assez pour que vous n'ayez pas à vous soucier trop du mauvais enregistrement lors du perçage et du placage des vias. Un faible désalignement assure que tous les pads placés sur les vias traversants s'aligneront et feront une connexion solide avec le baril du via.

Dans les conceptions de classe 3 IPC, vous aurez probablement besoin d'ajouter une larme pour assurer une connexion solide au via en cas de mauvais enregistrement et de débordement. Assurez-vous que vos outils de routage de PCB peuvent appliquer des larmes si vous concevez à ce niveau de fiabilité.

Note 19 : Impédance

L'impédance peut être délicate car elle est étroitement liée aux exigences matérielles du PCB. La raison pour laquelle nous voulons spécifier Tg et l'inflammabilité dans la Note 16 est que ces valeurs peuvent s'appliquer à une gamme de différents matériaux. Cependant, tous ces matériaux applicables ne vous donneront pas exactement la bonne impédance, donc l'impédance que vous spécifiez ne pourra être possible qu'avec quelques matériaux spécifiques qui peuvent s'intégrer dans votre empilement.

Il y a quelques façons de procéder pour définir vos exigences d'impédance dans votre conception :

Spécifier la largeur et l'espacement : Vous pouvez spécifier les valeurs d'impédance dont vous avez besoin pour des traces simples ou des paires différentielles sur différentes couches, ainsi que la largeur requise, comme je l'ai fait dans l'exemple. Notez que tous les fabricants ne peuvent pas ou ne choisiront pas de matériaux pour atteindre ces objectifs pour vous ; certains fabricants ne gardent tout simplement pas assez de matériaux en stock pour mélanger et assortir des stratifiés pour atteindre vos objectifs, et vous devrez aller ailleurs ou payer plus.

Utilisez l'empilement de votre fabricant : La meilleure solution est de simplement appeler votre fabricant, obtenir leur empilement standard pour le nombre de couches que vous avez et utiliser leurs valeurs de largeur de piste/espacement de paires pour votre carte afin de garantir une impédance contrôlée. De cette façon, vous saurez qu'ils peuvent fabriquer votre carte comme vous l'avez conçue. Vous n'êtes pas obligé de faire cela, mais lorsque vous passez à un nombre de couches plus élevé, l'ampleur de toute refonte nécessaire pour répondre aux exigences d'impédance sera plus importante, il est donc préférable de demander ces informations avant de commencer la conception.

Si vous avez plusieurs exigences à spécifier sur différentes couches, vous pouvez créer un tableau d'impédance qui inclut les informations de largeur et de plan de référence sur chaque couche dans votre dessin de fabrication de PCB. Vous pourriez alors inclure le texte "VOIR LE TABLEAU D'IMPÉDANCE POUR LES EXIGENCES DE LARGEUR ET DE TOLÉRANCE" (ou écrire quelque chose de similaire).

Exemple de tableau d'impédance. [Source : PCB Universe]

Où devez-vous placer vos notes de fabrication de PCB

Les notes doivent être placées dans le dessin de fabrication, telles que dans un fichier DWG/DXF ou dans un fichier PDF. Le dessin de fabrication de la carte, le tableau de perçage, le tableau d'impédance et le dessin de l'empilement peuvent tous être sur la même page, et vous pouvez certainement placer les notes sur cette page s'il y a de la place. Il est courant de placer le dessin de perçage, le dessin d'empilement, le tableau de perçage et les notes sur une page, puis de placer les couches Gerber sur une page différente.

L'autre option populaire consiste à les mettre directement dans la disposition du PCB, ce qui signifie que vous transformez essentiellement votre disposition de PCB en un grand dessin de fabrication de PCB. Utilisez un objet String dans votre disposition de PCB, et collez simplement les notes de fabrication directement. Elles peuvent être placées sur une couche mécanique et exportées comme partie de vos Gerbers (vous pouvez les placer dans la couche de dessin de perçage). Cela permet à quiconque ayant votre fichier de projet de voir les notes de fabrication directement à côté de la disposition.

Contactez votre fabricant tôt pour assurer le succès

La meilleure démarche à suivre lors de la construction d'un nouveau circuit imprimé est de contacter le fabricant dès le début pour découvrir ce qui doit figurer dans vos notes de fabrication PCB. Si vous pouvez obtenir ces données tôt, vous pourrez les inclure dans vos notes de fabrication PCB avec votre dessin de fabrication. Ce document sera le dépôt central pour les données de conception de votre projet, il est donc bon de conserver des notes de fabrication détaillées pour la conception au cas où vous prévoyez de la produire à nouveau à l'avenir. Conserver une documentation est également bénéfique pour les concepteurs individuels qui souhaitent faire la transition vers le travail au sein d'organisations plus grandes, où la documentation est beaucoup plus critique et doit être très approfondie.

Avant de préparer vos notes de fabrication PCB, vous devrez créer votre agencement PCB avec un logiciel de haute qualité et facile à utiliser comme CircuitMaker. Les utilisateurs peuvent facilement créer de nouveaux projets et faire une transition en douceur vers la fabrication. Tous les utilisateurs de CircuitMaker ont également accès à un espace de travail personnel sur la plateforme Altium 365, où ils peuvent télécharger et stocker les données de conception dans le cloud, et facilement visualiser les projets via un navigateur web sur une plateforme sécurisée.