Comment éviter les micros courts-circuits dans vos conceptions de PCB

Un seul micro court-circuit sur un circuit imprimé peut être particulièrement enrageant pendant un contrôle de qualité. Le temps nécessaire pour identifier un simple micro court-circuit et les coûts de sa réparation peuvent parfois être plus élevés que le PCB assemblé. Il est préférable de prendre des mesures pour éviter les micro courts-circuits dans votre conception. Cela étant dit, nous sommes tous capables de faire des erreurs. Vous ne pourrez peut-être pas les éviter tous, mais ces meilleures pratiques vous aideront à réduire efficacement leur probabilité. 

Que sont les micro courts-circuits et comment se produisent-ils ?

Un court-circuit se produit en cas de connexion non intentionnelle entre deux signaux indépendants. Par exemple, lorsqu’une tension positive est connectée au signal de masse, on considère qu'il y a court-circuit. Les courts-circuits sont visibles à l'œil nu, si les signaux sont connectés par un cuivre épais. C'est généralement le cas lorsque votre circuit imprimé est fabriqué à la main, et non pas à la machine. 

Les micro courts-circuits concernent les circuits imprimés fabriqués à la machine. Cela s'explique par le fait que le cuivre, qui est mince comme une mèche de cheveux, peut parfois connecter deux signaux différents. Ce type de court-circuit peut ne pas être visible à l’œil nu jusqu'à ce que les circuits imprimés assemblés soient soumis à une série de tests de qualité. Malheureusement, si un court-circuit est détecté à ce stade tardif du cycle de production, cela entraînera à coup sûr une perte de temps et des coûts supplémentaires pour la matière première. 

Pour comprendre les causes des courts-circuits, vous devez connaître le processus général de fabrication des PCB. Les PCB sont généralement constitués de cuivre laminé sur un substrat non conducteur. La photogravure est une méthode courante pour transférer le circuit sur le PCB, où un laminé sérigraphié contenant l'image du circuit est placée sur le PCB fabriqué avec un revêtement photorésistant.

Le circuit imprimé est alors exposé à une source d'ultraviolets (UV) et toutes les zones qui ne sont pas couvertes par l'écran sérigraphique seront gravées ensuite avec une solution à base d’ammoniaque. Ces processus sont généralement automatisés, et toute imperfection survenue au cours de la procédure peut laisser une fine ligne de cuivre reliant des pastilles ou des pistes de signaux différents. Si vous ne procédez à aucun test intégral en post-fabrication, un tel défaut risque ensuite d'entraîner des problèmes pourtant évitables sur la chaîne de production.

Vous pouvez réduire le risque de micro courts-circuits en effectuant des tests électriques adéquats.

En tant que concepteur de PCB autodidacte, l'une de mes leçons les plus importantes et les plus douloureuses a été de ne pas effectuer des tests électriques après la fabrication de mes PCB. Vous ne pouvez pas simplement supposer que le fabricant de votre PCB effectuera toutes les vérifications électriques nécessaires après la fabrication. Assurez-vous que vos circuits imprimés passent un test électrique comme le Flying Probe Test avant leur envoi à l'assemblage. Le Flying Probe Test déplace des sondes de haute précision à grande vitesse sur les pastilles et les vias de vos composants afin de découvrir tout défaut de fabrication et toute erreur de conception.

Gardez toutefois à l’esprit que valider un test électrique ne garantit pas à 100 % que votre circuit imprimé ne contient aucune erreur, car les micro courts-circuits peuvent parfois passer inaperçus lors du test. Cependant, elle réduit considérablement les risques d’envoyer un circuit imprimé défectueux à l'assemblage. Pour réduire davantage les risques, veillez à vérifier que votre fabricant a établi une politique de remboursement pour chaque circuit imprimé défectueux ayant validé le test électrique. Dans ce cas, tout fabricant honnête remplacera le circuit imprimé défectueux et procèdera à un remboursement correspondant aux coûts des composants assemblés. 

Que peuvent faire les concepteurs pour réduire le risque de micro courts-circuits ?

Même s'il est vrai que les micro courts-circuits sont souvent un défaut de fabrication du circuit imprimé, les concepteurs en électronique peuvent aussi contribuer à la réduction du risque de micro court-circuits. En fonction de vos contraintes liées au format ou au budget lors de la conception de votre circuit imprimé, nous vous conseillons d’opter pour un espacement plus grand entre les connexions en cuivre et les pastilles. 

Bien qu'il n'existe pas d'études établissant un lien entre les micro courts-circuits et la distance de dégagement entre les pistes de cuivre, l'expérience m'a appris que les micro courts-circuits sont plus susceptibles de se produire dans les circuits imprimés compacts et compliqués. Pour minimiser ce problème, j'ai évité de pousser la capacité de fabrication de mes fournisseurs à la limite, et j'essaie de maximiser les tolérances de jeu dans mes conceptions lorsque c'est possible. Par exemple, si un fournisseur affirme qu'il est capable de traiter des pistes d'une largeur et d'un dégagement de 5 mils, je fixe la limite de dégagement de mon modèle à 6 mils. Lorsque je traite avec de nouveaux fournisseurs, j'utilise toujours cette méthode. Il est toujours prudent de tester les limites des fabricants à une plus petite échelle, au lieu de risquer l'ensemble du lot de production.

Un logiciel de conception de PCB de haute qualité vous permet de définir des règles d'autorisation personnalisées afin que vous puissiez vérifier vos conceptions avant de finaliser les fichiers pour la production. La matrice d’isolement de CircuitStudio est un outil de conception qui m'a aidé à mieux séparer mes connexions en cuivre. 

Avez-vous des questions ? Contactez un expert Altium pour en savoir plus sur les règles d'espacement.