Pourquoi les concepteurs de PCB utilisent-ils les normes IPC ?

Récemment, on m’a rappelé l’importance des normes industrielles pour tous les acteurs impliqués dans la conception et la fabrication des PCB. Toutes les normes industrielles sont des documents volumineux contenant une quantité considérable d’informations, et personne n’a la capacité de mémoriser, ni n’utilisera jamais, chacune des normes de notre secteur. Mais les normes dont nous disposons jouent un rôle extrêmement important pour définir les attentes de toutes les personnes impliquées dans la conception et la fabrication.

Cette définition des attentes peut sembler contraignante pour les concepteurs, mais elle apporte en réalité l’assurance que les cartes qu’ils conçoivent pourront être produites, y compris en grandes quantités. Je vais donner quelques exemples pour montrer pourquoi cela est si important et comment comprendre l’évolution des normes de l’industrie électronique au fil du temps.

Comment comprendre les recommandations des normes IPC

Je pense que l’importance des normes IPC peut être illustrée au mieux par un exemple.

Cette discussion sur les normes IPC est récemment revenue sur le tapis parce que j’ai reçu un message sur LinkedIn. Le message concernait la norme IPC-7351, plus précisément les recommandations relatives au courtyard figurant dans les révisions B et C. Les images montrant ces recommandations pour le courtyard d’un boîtier quad à broches sont présentées dans les deux images ci-dessous.

La question liée à ces deux images est simple :

• Lequel de ces deux tracés de courtyard faut-il suivre dans une empreinte PCB ?
• Bien que la question semble très simple, la réponse peut être à la fois simple et complexe !

Commençons par le commencement : la réponse à cette question précise est que l’un ou l’autre format de courtyard peut être utilisé. Les courtyards servent à normaliser une limite de placement dans un routage PCB et à normaliser la distance entre les pastilles de cuivre pour les composants CMS. Ces valeurs sont définies pour des densités de placement faible, moyenne et élevée. Si vous comprenez les raisons d’être d’une couche de courtyard dans l’empreinte d’un composant, vous comprendrez rapidement l’intention derrière la révision IPC-7351C : elle normalise un nouveau format de courtyard pour permettre un placement à plus forte densité.

Cela crée deux ensembles d’attentes :

• Les concepteurs PCB devraient raisonnablement s’attendre à ce que toute personne créant des empreintes en tant que service, ou proposant des téléchargements gratuits d’empreintes en tant que service, inclue cette limite normalisée dans une couche de courtyard.
• Les assembleurs de PCB devraient s’attendre à ce que les concepteurs placent les composants jusqu’au bord même des limites de courtyard définies dans la norme IPC-7351, et leurs capacités d’assemblage devraient pouvoir prendre en charge ce type de placement.

Dans l’idéal, dans cet exemple, tant les créateurs d’empreintes que les assembleurs de PCB tiendront compte des tolérances prévues dans l’IPC-7351C. Dans ce cas précis, les recommandations de la révision C ont été créées parce que les concepteurs faisaient déjà cela dans des conceptions à plus forte densité, et que les assembleurs de PCB étaient, dans l’ensemble, capables de prendre en charge un tel placement dans les procédés CMS. La norme a donc été mise à jour afin de formaliser ces attentes entre toutes les parties impliquées dans la conception et la fabrication des PCB.

Autres exemples où les normes IPC définissent les attentes

Il existe de nombreux autres exemples montrant comment les normes définissent les attentes en matière de pratiques de conception, de fiabilité, de vérification et de sécurité. J’ai compilé ci-dessous quelques-uns des exemples les plus importants.

• Pratiques de conception : Un excellent exemple dans la conception haute tension est IPC-2221B and IPC-2221C. Ces normes fournissent des valeurs d’isolement entre conducteurs et donnent aux concepteurs une certaine assurance qu’un produit sera raisonnablement protégé contre les amorçages électriques.
• Substitutions de matériaux : Les slash sheets IPC, telles que définies dans l’IPC-4101, définissent la compatibilité des matériaux de substitution en termes de manipulation et de traitement.
• Méthodes d’essai : Des normes d’essai ont été élaborées pour garantir que les fabricants qualifient les PCB nus, les PCBA et leurs procédés à l’aide du même ensemble de tests.
• Classification de fiabilité : Les classes de produits IPC sont liées à la fiabilité des PCB et des PCBA. Cela définit à son tour certaines normes de conception et de fabrication, telles que les dimensions des pastilles de vias pour les anneaux annulaires minimums et les exigences d’épaisseur de métallisation des vias.

Il existe aussi d’autres normes industrielles, au-delà des normes IPC, qui remplissent cette même fonction de définition des attentes. Par exemple, les normes Ethernet imposent que tout transformateur Ethernet adapté fournisse une isolation galvanique de 2,1 kV en tension de crête. Un autre très bon exemple est celui des boîtiers normalisés par JEDEC, qui définissent les dimensions des boîtiers de circuits intégrés et les formats de broches. Ces normes de boîtiers pour circuits intégrés garantissent, par exemple, que tous les boîtiers SOIC-8 sont interchangeables entre eux d’un point de vue mécanique.

Les concepteurs PCB sont-ils tenus de suivre les normes IPC ?

La réponse est ici un peu complexe. Les concepteurs qui suivent les normes IPC ont tendance à avoir beaucoup plus de chances de recevoir des PCBA fiables, fabricables à grande échelle et pouvant être vérifiés indépendamment comme tels ; c’est une incitation claire à suivre les normes IPC partout où cela est possible ou applicable.

Cependant, il existe de nombreux cas où les concepteurs s’écartent des normes IPC pour diverses raisons, et cela ne signifie pas automatiquement qu’un produit n’est ni fiable ni fabricable. Parfois, les pratiques de conception mises en œuvre dans un PCB vont bien au-delà des exigences normalisées par l’IPC, parce qu’une entreprise peut avoir constaté que cela est nécessaire pour garantir la fiabilité et la fabricabilité de ses produits spécifiques. Les écarts par rapport à une norme IPC sont tout à fait justifiables, et cela ne signifie pas qu’un produit fera l’objet d’un refus de devis pour cette raison.

Cela dit, si vous enfreignez ou ignorez certaines normes IPC, ne soyez pas surpris si un fabricant indique qu’il ne peut pas garantir la fiabilité ou la fabricabilité à grande échelle dans certains domaines. Le service CAM d’un fabricant effectuera un examen approfondi des PCB manufacturing outputs avant d’approuver une conception pour la production, précisément afin d’identifier ces problèmes et d’en informer le concepteur. De cette manière, le fabricant ne peut pas être tenu responsable d’un produit qu’il estime exposé à un risque de défaillance.

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