POLYGONE OU PLAN... QUEL AGENCEMENT DE CIRCUIT IMPRIMÉ CHOISIR ?

Les utilisateurs ont deux choix quant à l’agencement des circuits imprimés lorsqu'ils mettent en œuvre de grandes surfaces de cuivre pour les nœuds d’alimentation et les nœuds de masse : des polygones ou des plans. Les utilisateurs demandent souvent lequel est le meilleur pour mettre en œuvre des nœuds d’alimentation, mais il n'y a pas une seule réponse correcte car ils ont tous deux des résultats finaux similaires. Les deux constructions permettent aux utilisateurs de créer des nœuds d’alimentation et de masse appropriés. Ce document explore les similitudes et les différences entre les constructions de polygones et de plans afin d'aider les utilisateurs à décider ce qui répond le mieux à leurs besoins.

POLYGONES

Les polygones, également appelés "coulées de cuivre" ou "polygonales", sont des plaques de cuivre sur les circuits imprimés coulées autour des composants et des pistes existantes. Les polygones ne peuvent être définis que sur les couches de signal, qui sont rendues dans le positif, et les formes placées dessus représentent l'ajout de cuivre.

Figure 1. Agencement de circuit imprimé en polygones sur un plan de la couche signal, avec l'aimable autorisation de l'Académie FEDEVEL.

Les polygones d’emplacement sont couramment utilisés :

- les couches de surface contenant des composants placés et des pistes routées

- des couches de signaux internes contenant des pistes routées et des couches de signaux exclusivement dédiées à l'alimentation

- la masse sans aucun composant placé ni piste routée.

Les polygones peuvent être en cuivre massif, en cuivre hachuré ou simplement un contour contigu. Les attributs des polygones sont gérés par le panneau de propriétés ou l'éditeur global, et peuvent être modifiés directement dans l'éditeur de PCB ou importés de l'outil MCAO au format DXF/DWG.

COUCHES DE PLANS

Les couches de plans, également appelées plans internes, plans d’alimentation ou plans divisés, sont des zones du PCB où toute la couche interne est initialement entièrement en cuivre. Les polygones peuvent uniquement être définis sur les couches de signal, qui sont rendues dans le positif, et les formes placées dessus identifient les retraits de cuivre.

Les couches de plans internes sont utilisées exclusivement pour les nœuds d’alimentation et de masse. Les composants et les pistes routées ne peuvent pas être placés sur les couches internes du plan. Une couche de plan peut être divisée/séparée en plusieurs sections pour représenter plusieurs nœuds d’alimentation et masse. Les plans divisés peuvent être imbriqués dans un plan existant.

QUE CHOISIR ?

Les utilisateurs se demandent souvent quelle est le meilleur agencement de circuit imprimé pour mettre en place des nœuds d’alimentation et de masse : les polygones ou les plans ? Il n'y a pas de bonne ou de mauvaise réponse car les deux méthodes permettent de créer les formes de cuivre requises. Toutefois, certains aspects de chaque construction peuvent rendre une méthode préférable à une autre.

Les remplissages polygonaux réguliers doivent être placées sur des couches de signaux et ne peuvent pas être utilisées sur des couches de plans internes. L'un des avantages des polygones concaves est que la couche entière n'a pas besoin d'être consacrée à la distribution de l'alimentation des nœuds. Toute couche de signal (y compris les couches supérieure et inférieure) peut contenir plusieurs polygones pour distribuer les nœuds d’alimentation et de masse, tout en contenant des zones pour le routage des pistes des signaux autres que l’alimentation. Le fait que le routage interactif des pistes ne soit pas du tout possible sur les couches internes du plan peut être un facteur décisif quant au choix de la construction à utiliser.

Un autre avantage des polygones est qu'ils rendent en positif - ainsi, la forme que vous voyez sur une couche de signal dans l'éditeur de PCB est exactement la forme qui sera rendue dans le cuivre du circuit imprimé réel. Les couches de plans rendent dans le négatif, de sorte que les objets placés sur une couche de plan interne définissent ce qui n'est PAS du cuivre. Par conséquent, travailler dans le négatif peut rendre difficile ou inconfortable la visualisation de la vraie définition de la forme des plans.

Les polygones offrent également la possibilité d'une forme en cuivre hachuré et d'un contour de polygone au lieu d'un simple cuivre massif, alors que les plans internes ne le font pas. Le cuivre hachuré permet de meilleures propriétés thermiques pour gérer l'expansion du cuivre et le gauchissement des plaques à haute température. Les hachures peuvent également permettre de mieux contrôler les caractéristiques d'impédance dans les configurations RF. Les plans d’alimentation et de masse peuvent être rapidement et facilement définis sur une couche de plan interne. La couche de plan interne commence comme tout le cuivre, et lorsque des lignes, des arcs, des remplissages ou des objets de zones sont ajoutés à une couche de plan interne, le cuivre dans la forme résultante est supprimé. Par conséquent, il est très efficace de décrire plusieurs nœuds d’alimentation sur une couche de plan en plaçant simplement des lignes de division régulières entre chaque plan. Même les plans imbriqués peuvent être définis en plaçant simplement un contour fermé dans un plan existant. Bien que ces mêmes formes de cuivre puissent être réalisées à l'aide de polygones sur une couche de signal, leur création, leur gestion et toute modification ultérieure peuvent être beaucoup plus difficiles et prendre beaucoup plus de temps.

Figure 2. Un autre agencement de circuit imprimé - Plans des nœuds d’alimentation sur une couche de plan interne divisé.

Comme mentionné précédemment, les couches de plans internes sont rendues en négatif. La raison historique de cette situation est que les formes de plans négatifs peuvent être représentées par beaucoup moins de données que les formes de plans positifs. Par conséquent, l'un des avantages des couches négatives est d’offrir une taille de fichier Gerber nettement plus petite. Bien que la taille du fichier ne soit plus un problème de nos jours, il est important de noter que les fichiers Gerber de petite taille se traiteront beaucoup plus rapidement lors du traçage photo.

CONCLUSION

Il peut être difficile d'identifier, entre polygones et plans, quel est le meilleur agencement de circuit imprimé. Les polygones ou les plans peuvent être utilisés pour mettre en œuvre la distribution de l’énergie et la répartition des nœuds de masse. Si l'on se limite à un empilement de deux couches seulement, les polygones sont la seule solution. En travaillant avec des empilements de 4 couches ou plus, vous avez le choix d'utiliser des polygones sur les couches de signaux, des plans sur les couches de plans internes, ou les deux.

Les polygones sur les couches de signal offrent la meilleure flexibilité en ce qui concerne l'utilisation de l'espace. Comme les polygones sont placés sur des couches de signaux, vous pouvez consacrer la plus grande partie de la couche intermédiaire à la distribution des nœuds d’alimentation et de masse. Cependant, vous avez toujours la possibilité de router des pistes non liées à l'alimentation sur la même couche. S’il est difficile de travailler en négatif sur des couches de plans internes pour visualiser ou vérifier, vous serez heureux d’utiliser des polygones sur des couches de signaux comme alternative.

Si vous dédiez de nombreux nœuds d’alimentation et de masse sur des couches spécifiques, les couches de plans internes peuvent être plus faciles à travailler et à gérer. La possibilité de diviser ou de scinder une couche de plan interne rend la création et la gestion ultérieure des formes nombreuses et complexes faciles et efficaces. Comme les couches de plans internes sont rendues dans le négatif, elles donnent des fichiers Gerber de taille beaucoup plus petite, qui peuvent être traités plus rapidement lors de la fabrication.