Découvrez tous les secret de la fabrication de PCB

Que votre conception de circuits imprimés (PCB) soit en mesure d’atteindre adéquatement vos objectifs opérationnels ou de performance ou pas, cette dernière doit être réalisée au préalable. Même si vous comptiez sur un fabricant de PCB pour construire votre circuit imprimé, votre utilisation de la conception pour la fabrication (DFM) influencera fortement le délai d’exécution et la qualité du produit fini.

La capacité de voir comment votre circuit imprimé est réalisé au cours de la phase de conception à l’aide d’Altium Designer vous permet de mettre en œuvre les meilleures spécifications de DFM et d’aider votre fabricant de PCB à fabriquer vos carte rapidement, et au plus hait standard. 

La fabrication de PCB commence par la sélection des composants électroniques, généralement en les disposant sur un schéma, ce qui permet de répondre collectivement aux critères de performance définis. S'en suit la configuration des interconnexions entre ces composants dans les limites d’une structure de PCB.

La fabrication de vos produits de PCB fonctionne de manière opposée: tout d’abord, la structure de PCB est construite, incluant la gravure des pistes de cuivre et le perçage de trous pour vias afin de fournir des voies d’interconnexion. Ensuite, les composants sont fixés par soudure. Ces étapes clés du développement, de la conception et de la fabrication, dépendent de l'alignement de la structure de PCB utilisé pour la configuration du circuit avec la structure du PCB construit.

Il est essentiel que les contraintes physiques de l'équipement de fabrication et d'assemblage ainsi que les processus de votre fabricant de PCB soient incorporés en tant que limitations de la conception de la configuration du PCB. Le procédé de synchronisation de la structure de PCB conçu avec celui fabriqué est appelé la "conception de la fabrication" (ou, DFM: Design For Manufacturing).

Disposer d'un paquet de conception de logiciels de PCB permettant de voir comment votre carte de circuit imprimé est réalisée lors de la conception vous permet d'effectuer les corrections et modifications nécessaires facilement et représente un atout précieux pour que le fabricant produise vos cartes aussi rapidement et aussi précisément que possible.

Une fabrication et une conception de PCB en deux étapes

Traditionnellement, la conception et la fabrication de PCB ont été deux étapes de conception et de développement distinctes et séparées dans lesquelles pratiquement aucune interaction entre le concepteur et le fabricant ne se produit jusqu’à l’achèvement de la conception. Ce manque de collaboration continue d'être la cause de nombreux problèmes à l'origine de re-conceptions de cartes, de vastes délais d'exécution et parfois d'échecs de cartes une fois déployées sur le terrain.

Au cours des dernières années, de nouveaux paradigmes pour la conception et le développement de PCB ont émergé. Ces paradigmes sont ont été créés car il est connu que le développement pourrait être amélioré si les concepteurs étaient plus au courant du processus de fabrication des cartes de circuit. Cela a conduit à l'apparition d'outils de logiciel de conception de PCB plus robustes, permettant une incorporation de règles et lignes directrices de DFM dans la configuration du PCB lors de la conception. Le degré et la précision auxquels cela est fait peut influer significativement non seulement la qualité de votre carte, mais aussi sur le fait qu’elle puisse être fabriquée ou non.

Étape 1: la fabrication de PCB elle même

La première étape pour réaliser votre PCB est la fabrication. La fabrication d’un PCB consiste en la réalisation de sa structure physique, qui peut être constituée du noyau, substrat, prepreg et revêtement de surface ou masque de soudure, ainsi que de l'acheminement des pistes en surface et du perçage des trous pouvant inclure des vias. La définition des paramètres de tous ces éléments représente une exigence certaine pour le concepteur.

Afin de préciser les nombreux paramètres influençant la fabrication de PCB, une compréhension des paramètres et de leur importance est nécessaire. Les autres considérations tels que la gamme de spécifications ou la tolérance de ces paramètres sont généralement définies par l'équipement utilisé par votre fabricant de PCB. Certaines de ces spécifications sont définies en fonction des normes réglementaires.

Rester informé des nombreuses contraintes pour la fabrication de votre PCB peut être une tâche ardue. Cependant, vous disposez de ressources pour alléger ce fardeau. Tout d'abord, afin d'intégrer un DFM précis, vous devez connaître les tolérances spécifiques pour l'équipement et les processus de votre fabricant de PCB s’ils ne sont pas génériques. Une autre ressource est la capacité de mettre en place les spécifications de DFM de votre fabricant pour la gestion correcte du cuivre et des couches.

En fonction de votre paquet de conception de PCB, cela peut être difficile ou assez simple. Altium Designer vousoffre plusieurs outils pour spécifier votre configuration de PCB.

• Comprendre les multiples facettes de la fabrication de la carte vous aidera à effectuer les meilleures configurations de PCB possibles.

  Apprenez la meilleure façon de concevoir votre configuration de PCB pour la fabrication d’une carte.

• La complexité des cartes multicouches par rapport aux PCB à couche unique est significative du point de vue de la fabrication ; Par conséquent, vous devez connaître les avantages et les inconvénients de chacune avant de prendre une décision de conception.

  Découvrez quand utiliser une conception multicouche de PCB et quand non.

• Dans certains cas, vous pourriez être en mesure d'obtenir des spécifications de couche généralement utilisées. Mais, si vous concevez des PCB spéciales à haute puissance, haute vitesse ou autres, ce ne sera pas suffisant pour assurer le bon fonctionnement de votre carte tel qu’il était prévu. Dans ce cas, la conception de votre PCB à des fins de performance sera obligatoire.

  En savoir davantage sur la définition de l’empilage de PCB grâce au gestionnaire d’empilage d’AD.

• Indépendamment de vos exigences de conception de carte, vous pouvez facilement les spécifier en utilisant l'éditeur de règles et contraintes de PCB d’AD. De plus, cet outil est structuré de telle sorte que vous pouvez cibler des paramètres particuliers ou des étapes de fabrication de PCB.

  Apprenez à utiliser l'éditeur de règles et contraintes de PCB d’Altium.

Éditeur de règles et contraintes de PCB d’AD facile d’utilisation

Étape 2: l'assemblage

L'étape finale de la fabrication de circuits imprimés est l’assemblage. Au cours de cette étape, vos composants sont fixés sur la carte de circuit précédemment imprimée. Tout comme c'est le cas pour la fabrication de PCB, il existe des règles et lignes directrices que vous devrez suivre. Ces spécifications, qui sont axées sur l'assemblage de votre PCB ou le placement de cuivre, sont appelées "la conception pour l'assemblage" (ou, DFA : Design For Assembly).

Qu'il s’agisse d'annoter votre masque de soudure ou de faire la nuance entre le cuivre et la configuration de couches, les circuits imprimés et leur procédé de fabrication peuvent être une opération tumultueuse. Des couches externes jusqu’au cuivre, d'un plan de masse jusqu’à l’utilisation potentielle de chlorure ferrique pour la gravure, vous aurez besoin d'avoir un logiciel qui travaille à vos côtés pour obtenir des cartes de circuits imprimés créées avec précision.

Un bon DFA commence par la reconnaissance de l'importance de votre choix de composants lors de l'assemblage de votre carte. Par exemple, si votre conception fait usage de la technologie à travers-trou pour certains composants et de la technologie de montage en surface pour d’autres, alors plusieurs étapes de soudure devront être incluses à l’assemblage. En effet, les méthodes diffèrent. Il est également important de savoir comment et où vos pistes de composants sont disposées et de quels types de connecteurs vos composants sont munis. Ne pas tenir compte de ces différences peut être très problématique lors de la fabrication d’un PCB.

Problème potentiel: le manque de bonnes caractéristiques de DFA

Le montage de PCB est beaucoup plus compliqué que la simple association des composants. En réalité, le processus d’assemblage représente la dernière étape de la fabrication de circuit imprimé. Il doit donc tenir compte des erreurs de l’étape de fabrication et également s’assurer que vos composants sont solidement connectés pour la durabilité et le transfert de signal maximum.

Une autre considération importante est l’emballage des composants. Si vous choisissez des dispositifs de montage en surface (ou, SMD : Surface Mount Devices) avec des épingles, alors vous pourrez avoir une sortance importante réduisant la quantité d’espace disponible pour les pistes de cuivre sur la surface. À l’inverse, si vous choisissez des composants avec des pastilles sous l’appareil, vous devrez inclure des vias qui affectent votre empilage de PCB, ce qui peut poser des problèmes lors de l’assemblage selon votre choix cuivrage, remplissage, revêtement ou fermeture.

Il est aussi essentiel pour l’assemblage que les tolérances d’espacement et de dégagements soient suffisants. Ces caractéristiques déterminent le masquage de soudure, qui est ajouté lors de la fabrication et qui a un impact sur le processus d'assemblage. Le masquage de soudure assure une protection contre les connexions à souder indésirables formant les dénommés ponts de soudure. Les ponts de soudure affectent négativement votre intégrité de signal et peuvent même causer des défaillances et des dommages de carte, comme par exemple des courts-circuits. Le masquage de soudure est également affecté par vos spécifications de décharge de soudure, qui déterminent si les vias sont revêtues. Ne laissez pas les soudures de ponts faire obstacle aux capacités de vos circuits imprimés et configurez votre cuivre efficacement.

Votre compréhension de ces conséquences et celles des autres spécifications de DFA sur l’assemblage de votre carte déterminera la qualité et la fiabilité de votre PCB manufacturé. Avec Altium Designer, vous pouvez visualiser l’impact de vos spécifications de DFA lors de la conception.

Tout cela vous permettra d’effectuer les corrections nécessaires avant de fabriquer et éviter les défauts de circuit imprimé ou des problèmes de composant, y compris la déformation.

• Le DFA est un aspect souvent négligé d’un bon DFM. Toutefois, il est tout aussi important de veiller à ce que vous fassiez des spécifications précises qui ont une incidence sur l’assemblage de votre carte car il doit être fait de même pour la fabrication de votre carte.

  Découvrez pourquoi le DFA est important pour votre conception de PCB.

• Un certain nombre de caractéristiques influent l’utilisation d’un masque de soudure et sur le revêtement. Vous devez vous familiariser avec ces caractéristiques, car elles peuvent, tout comme un masque de soudure inadapté, entraîner des problèmes graves ; y compris la défaillance de la carte.

  Découvrez pourquoi la sélection d’un masque de soudure et les tolérances sont importantes.

• La meilleure façon d'obtenir une appréciation de l'importance du DFA est de comprendre la gravité des problèmes, comme par exemple la déformation des composants.

  En savoir davantage sur les défauts du circuit imprimé et la déformation de composants.

Utilité de l’affichage 3D de PCB

La conception est tout simplement la première étape du développement et de la conception d’un PCB réussi. Le processus est complété par une fabrication efficace et de haute qualité des cartes. La capacité de votre fabricant de PCB à terminer la fabrication et l’assemblage de votre carte dépend grandement de votre incorporation des spécifications de DFM à la lettre..

Un procédé de fabrication solide vous permettra d’être sûr que votre circuit imprimé sera imprimé correctement, avec les feuilles de cuivre placées où elles étaient prévues, chaque masque de soudure appliqué correctement sans risque de former des ponts de soudure et toute la couche connectée correctement. La fabrication PCB devrait exiger une planification de DFM, et il n’est pas uniquement de votre responsabilité en tant que concepteur de PCB de la planifier. Utilisez aussi votre logiciel de conception.

Affichage du panneau des PCB manufacturés

L'incorporation du DFM dans votre conception sera plus efficace si vous comprenez son importance pour la fabrication de votre carte ainsi que le processus de conception et de développement en général. L'une des meilleures manières de le faire est d'être capable de voir comment les spécifications du cuivre ou de la carte affectent votre configuration du PCB en temps réel lors de la conception.

Les capacités d’affichage 3D avancé d’AD améliorent votre capacité de conception pour une fabrication précise et efficace de votre PCB.

Altium Designer vous offre de multiples moyens de définir les paramètres qui influent la fabrication et l'assemblage de votre carte. Ces moyens comprennent l’éditeur complet des règles, des contraintes de PCB et plusieurs boîtes de dialogue de gestion spécifiques, y compris le gestionnaire d’empilage. Vous pouvez également accéder directement à des éléments de configuration de PCB en cliquant dessus tout en regardant votre conception en 3D. En plus de ces fonctionnalités qui vous permettent de voir de quelle manière un PCB est réalisé, l'AD 18 comprend des fonctionnalités avancées pour la mise en place de la panélisation de votre conception et l'intégration des cases et des boîtiers.

• Il n'existe pas de meilleur outil disponible pour voir comment votre PCB sera fabriqué pendant la conception que l’affichage 3D d’AD.

  Découvrez comment utiliser l’affichage 3D de l’AD tout au long du processus de conception.

• En plus de la visualisation en temps réel de la carte finale, Altium Designer vous fournit la possibilité de construire le panélisation pour le cuivre sur votre PCB ou vos PCB multiples.

  Définissez facilement la fabrication de panneaux dans AD 18.

• Que vous conceviez votre boîtier mécanique à partir d'AD ou importiez un autre outil de MCAD, l'intégration avec votre ECAD est simple et facile avec AD 18.

  Utilisez l’affichage 3D d’AD pour intégrer simplement ECAD et MCAD.

Le succès de votre conception et de votre développement de PCB dépend de la coordination avec le fabricant de PCB pour vous assurer que vous faites l'utilisation la plus efficace du DFM et de la disposition du cuivre. Avec AD 18, vous avez la possibilité de voir comment votre circuit imprimé est fait lors de la conception, ce qui simplifie le processus et assurera une fabrication précise et efficace de vos cartes.