Non, je ne veux pas faire demi-tour : conseils pour le routage des pistes sur PCB

Créé: December 21, 2017
Mise à jour: October 17, 2021

Plan d'une ville.

Regarder votre ancienne ville se développer, c'est un peu comme regarder les derniers épisodes de votre série préférée, ou le deuxième volet d'un bon film, sorti des années plus tard. La ville où j'ai grandi était aménagée de rues si larges que pour se garer au centre-ville, on n'avait même pas besoin de faire de créneau.

C'était une ville si petite que les embouteillages étaient plus souvent causés par deux conducteurs s'arrêtant pour papoter, que par des accidents. Quand je retourne dans ma ville, je constate comment celle-ci s'est agrandie : la route, autrefois si large, a laissé place à une troisième voie de circulation. Cette ville est devenue beaucoup plus dynamique que lorsque j'étais enfant. Les embouteillages et les accidents sont certainement en hausse, mais grâce à un plan d'urbanisme prévoyant, ce n'est pas encore la pagaille. Il en est de même pour les circuits imprimés : une planification appropriée peut éviter des accidents et des défauts en matière de conception qui bloquent le trafic et provoquent des erreurs. Une conception correcte de circuit imprimé ne se résume pas à mettre un agent de circulation sur un passage piéton. Pour s'assurer que le flux du trafic reste fluide et tolérable, vous devez penser votre conception bien à l'avance, en tenant compte des circuits d'alimentation ainsi que des connexions des composants qui vous sont nécessaires.

Un routage de pistes adéquat sur votre conception de circuit imprimé nécessite autant de soins qu'un plan d'urbanisme. Un routage de pistes inadapté ne va pas créer d'accidents ni de ralentissements, mais il créera des courts-circuits. Tout comme un feu de signalisation excessivement long sur une route à faible trafic, ou l'absence d'un panneau Stop alors que vous approchez d'un carrefour très fréquenté, un routage de pistes mal adapté peut affecter la qualité des soudures, et les pistes dans les couches internes peuvent provoquer des courts-circuits. Une bonne compréhension du routage de pistes vous permettra de concevoir un circuit imprimé adapté au trafic.

Multitude de feux
Ne faites pas comme dans cette intersection : trop de connexions dans un même nœud augmente le risque de court-circuit.

Pourquoi prendre son temps dans le routage des pistes sur circuit imprimé ?

Quand freiner avec le routage des traces de circuit imprimé ? Le routage des pistes ne se résume pas à un feu rouge, un feu jaune et un feu vert. Il s'agit plutôt de savoir comment de multiples facteurs peuvent influencer les pistes. En effet, tous les facteurs suivants sont des sources potentielles de courts-circuits lors de la fabrication et du fonctionnement :

  • Largeur de piste: Tout comme la largeur d'une route, la largeur d'une piste peut jouer sur la quantité de courant qu'elle peut transporter. La surcharge cause beaucoup de problèmes, tout comme lorsqu'une nouvelle entreprise s'ouvre sur une petite route. Parfois, les pistes deviennent plus étroites avant la connexion à un pad, ce qui augmente la résistance et la température, et peut endommager la carte. Réduire la largeur d'une piste n'est généralement pas une bonne idée.
  • Connexions: L'augmentation du nombre de connexions vers un pad ou un nœud aura pour effet d'augmenter le risque de court-circuit. Les pistes de branchement seront probablement plus rapprochées les unes des autres et comporteront plus d'angles où la charge électrique s'accumulera. Une pâte à souder irrégulière est fréquente et engendre des composants inclinés ou des ponts de soudure. Il convient d'évaluer soigneusement tout signal ou sortie de routeur automatique qui vous oblige à connecter de nombreuses pistes sur un même pad.
  • Taille des pads: Des pads plus grands vous donnent plus de flexibilité, mais vous devez également tenir compte de la distance qui les sépare. C'est là que peuvent se produire les courts-circuits sur ponts de soudure. Il sera plus difficile de voir apparaître des ponts de soudure sur des écarts plus grands.
  • Dimensions uniformes: Uniformiser les tailles des pads et des pistes, facilitera la vérification des règles de conception et les erreurs, en particulier si vous réalisez des cartes multi-couches. Tout comme le bureau des permis de construire dans une ville, les règles peuvent être fastidieuses, surtout lorsque vous devez répondre à de nombreux avertissements, mais elles vous évitent des problèmes plus importants par la suite.
  • Coins: Des pistes comportant des courbes serrées créent des points où peuvent s'accumuler des champs électriques. Bien qu'une fabrication de qualité puisse gérer les angles, une fois la carte en fonctionnement, il y a un risque plus élevé de formation d'un arc électrique et de courts-circuits. Privilégiez donc les angles arrondis à grand rayon.
Vue aérienne d'un échangeur sur autoroute
Caption Comme pour les virages d'autoroute, éviter les courbes serrées dans vos pistes de PCB, le risque d'arc électrique et de court-circuit étant plus élevé.

Meilleures pratiques en matière de routage de pistes

En règle générale, ce sont les conducteurs qui ne connaissent pas bien la région qui encombrent le plus souvent les routes. En matière de conception, ce sont également les concepteurs qui ne se sont pas familiarisés avec le routage des pistes qui sont le plus susceptibles d'avoir des courts-circuits sur la carte, dûs à de mauvaises pratiques de routage. Comprendre tout ce qui peut affecter votre routage vous permet d'éviter le court-circuit et assurer le bon fonctionnement de celui-ci. Voici quelques-unes des meilleures pratiques en matière de routage des pistes :

  1. Vérifiez les limites quant à la largeur et l'espacement des pistes auprès de votre fabricant avant de démarrer le routage
  2. Appliquez des largeurs de piste adaptées à la charge électrique
  3. Utilisez des règles de conception plus larges lorsque des pistes et un espacement étroits ne sont pas nécessaires. C'est plus simple et moins cher
  4. Favorisez des pistes courtes et directes
  5. Regroupez les composants associés sur la carte
  6. Évitez les angles aigus dans votre routage.

Les zones comportant un grand nombre de pistes sont plus susceptibles de contenir des taux de défauts élevés, au même titre que plus il y a de voitures, plus il y a d'accidents.

Tous les risques encourus par chaque piste s'additionnent et des compromis doivent être faits en termes de conception pour réussir à tout placer dans un espace restreint. Il est essentiel de planifier la disposition de votre routage en amont, afin d'optimiser l'emplacement des pièces et minimiser les zones à haute densité. Si vous avez besoin d'un routage de pistes à haute densité, vous devez utiliser des outils de conception capables de supporter la performance que vous souhaitez tirer de votre carte. N’hésitez pas à utiliser CircuitStudio d'Altium, celui-ci s'adapte à vos exigences.

Si vous souhaitez en savoir plus sur les spécifications du routage de pistes et sur la manière d'obtenir des pistes adaptées à votre projet de conception, contactez un expert Altium dès aujourd'hui.

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