En tant qu’étape préliminaire deProcessus de fabrication des PCBLa disposition du PCB est l’une des phases les plus importantes de la conception de PCB, car sa qualité détermine en grande partie celle du routage du PCB, ce qui affecte à son tour la fiabilité finale et la fonctionnalité des PCB. Par conséquent, on peut en conclure qu’une disposition raisonnable du PCB ouvre la voie à des cartes PCB de haute qualité. Une disposition déraisonnable du PCB, en revanche, peut entraîner des problèmes de fonctionnalité et de fiabilité. Une disposition de PCB bien conçue apporte davantage de commodités, car elle permet non seulement d’économiser de l’espace sur la surface du PCB, mais garantit également les performances du circuit.
La conception de circuits imprimés se présente principalement sous deux formes : la conception interactive et la conception automatique. De manière générale, la conception automatique fournit le cadre sur la base duquel des ajustements seront effectués par la conception interactive. Lors de la conception du PCB, une redistribution peut être effectuée sur le circuit logique en fonction de la situation spécifique du routage. Deux circuits logiques sont échangés, ce qui donnera ensuite une disposition optimale, la plus conviviale possible pour le routage.
Après l’achèvement du routage du PCB, certaines informations peuvent être indiquées sur les fichiers de conception du PCB ou sur les schémas afin que les informations ou les données relatives au PCB soient cohérentes avec celles représentées dans les schémas. Ainsi, les modifications peuvent rester synchronisées aussi bien lors de la définition que lors de la modification de la conception du PCB. En outre, la mise à jour est effectuée sur les données analogiques et une vérification au niveau de la carte peut être réalisée sur les performances électriques et les fonctions.
Fondamentalement, la conception de circuits imprimés doit respecter deux règles fondamentales :
1). La conception du PCB doit garantir une haute qualité.
2). La disposition du PCB doit être nette et claire en apparence, ce qui permet aux composants d’être répartis uniformément sur la surface de la carte.
Une fois qu’un produit donne des résultats satisfaisants en ce qui concerne les deux aspects mentionnés ci-dessus, il peut être considéré comme parfait.
Directive n°1. La boucle doit être aussi courte que possible.
Les boucles, en particulier les boucles à haute fréquence, doivent être aussi courtes que possible. Les petites boucles présentent généralement une inductance et une résistance plus faibles et peuvent aider à réduire la quantité de signal couplée dans un nœud provenant d’une source externe ou transmise par le nœud. L’inductance peut être réduite si la boucle est située sur un plan de masse. Vous pouvez également garder la boucle du circuit à amplificateur opérationnel aussi courte que possible afin d’éviter que du bruit ne se couple dans le circuit.
Directive n°2. Le via thermique doit être correctement positionné.
Les vias transfèrent la chaleur d’une extrémité du PCB à l’autre côté, ce qui est particulièrement utile lorsque la carte est montée sur un dissipateur thermique fixé au châssis. Dans ces conditions, le châssis dissipera davantage la chaleur. Les vias de grande taille offrent de meilleures performances que les vias de petite taille en termes d’efficacité de dissipation thermique. L’utilisation de multiples vias est plus efficace qu’un seul via pour la dissipation thermique et réduit la température de fonctionnement des composants. Une température de fonctionnement plus basse conduit à une fiabilité plus élevée.
Directive n°3. La taille et le nombre de vias doivent être raisonnablement agencés.
Les vias présentent à la fois une inductance et une résistance. Si vous prévoyez d’organiser le routage d’une extrémité de la carte PCB à l’autre et que vous avez besoin d’une inductance ou d’une résistance relativement faible, vous pouvez compter sur l’utilisation de multiples vias. Les vias de grande taille présentent une résistance plus faible. Cette méthode est particulièrement utile lorsque le condensateur de filtrage et le nœud à fort courant sont reliés à la masse.
Directive n°4. Prenez soin des composants sensibles à la chaleur.
Les composants sensibles à la chaleur doivent être placés loin des composants générant de la chaleur. Les composants sensibles à la chaleur comprennent le thermocouple et le condensateur électrolytique. La mesure de température peut être affectée lorsque le thermocouple est placé près d’une source de chaleur. Le condensateur électrolytique verra sa durée de vie de fonctionnement réduite lorsqu’il est placé près de composants générant de la chaleur. Les composants générant de la chaleur peuvent inclure des diodes, une inductance, des diodes, un pont redresseur, un MOSFET et une résistance dont la chaleur générée dépend du courant qui les traverse.
Directive n°5. Le condensateur de découplage doit être placé avec soin.
Le condensateur de découplage doit être placé près des broches d’alimentation ou de masse du circuit intégré afin de maximiser l’efficacité du découplage. Une capacité parasite sera générée lorsque le condensateur est placé trop loin. Plusieurs vias doivent être disposés entre les broches du condensateur et le plan de masse afin de réduire l’inductance.
Directive n°6. Le pad thermique doit être judicieusement positionné.
Le réglage des pastilles thermiques vise à réduire au maximum la distance entre les pistes ou les zones de cuivre et les broches des composants, ce qui est bénéfique pour la soudure. Une petite connexion est courte lorsqu’il s’agit de réduire la résistance. Lorsque les pastilles thermiques ne sont pas appliquées sur les broches des composants, la température de ces composants sera plus basse. Une meilleure connexion thermique est obtenue en reliant les pistes ou les zones de cuivre, ce qui aide à la dissipation thermique. Cependant, il devient plus difficile de souder ou de dessouder.
Directive n°7. Les traces numériques et de bruit doivent être éloignées des circuits analogiques.
Des pistes ou des conducteurs parallèles peuvent entraîner la génération de capacité. Les signaux ont tendance à se coupler dans les circuits lorsque les pistes sont trop proches les unes des autres, ce qui est particulièrement vrai pour des fréquences relativement élevées. Les pistes à haute fréquence et celles véhiculant du bruit doivent être éloignées de celles que vous ne souhaitez pas voir perturbées par le bruit.
Directive n°8. La distance entre les pistes et les vias de montage doit être disposée de manière appropriée.
Un espace suffisant doit être maintenu entre les pistes ou les zones de cuivre et les vias de fixation afin de prévenir tout risque d’électrocution. Le vernis épargne n’est pas un isolant fiable, il faut donc également conserver une distance suffisante entre le cuivre et tout élément de fixation.
Directive n°9. Le plan de masse peut être dangereux si vous lui accordez peu d’attention dans la conception du circuit imprimé.
La masse n’est pas un conducteur idéal, il faut donc faire attention lorsque l’on place la masse bruyante à distance des signaux sensibles. Les pistes de masse doivent être suffisamment larges pour transporter le courant qui y circule. Placer un plan de masse sous les pistes de signaux peut aider à réduire l’impédance des pistes, ce qui constitue une condition idéale.
Directive n°10. La carte PCB doit être considérée comme un dissipateur thermique.
Il convient de placer davantage de cuivre autour des composants montés en surface afin de fournir une surface supplémentaire pour dissiper la chaleur, ce qui constitue une méthode permettant d’atteindre une efficacité plus élevée. Des recommandations similaires sont même mentionnées dans les fiches techniques de certains composants.
Une foisRoutage de PCBest terminé, avant de passer à l’étape suivante, veuillez examiner attentivement la disposition de votre PCB en vous basant sur les conseils suivants.
1). La taille de la carte doit être vérifiée afin de s’assurer qu’elle est compatible avec celle représentée dans les schémas ou avec les exigences de la technique de fabrication du PCB, et qu’il y a des repères fiduciaires.
2). Il doit être garanti qu’il n’y a aucun conflit entre les composants dans l’espace bidimensionnel et tridimensionnel.
3). Les composants doivent être vérifiés afin de s’assurer qu’ils sont tous disposés de manière nette et uniforme.
4). Les composants nécessitant un remplacement ultérieur doivent être examinés afin de s’assurer qu’ils sont accessibles pour être remplacés ou modifiés.
5). Une distance suffisante a été maintenue entre les composants sensibles à la chaleur et les composants générateurs de chaleur.
6). Les composants réglables doivent pouvoir être ajustés facilement.
7). La zone de dissipation thermique doit inclure un dissipateur de chaleur et permettre une circulation d’air fluide.
8). Le flux de signal doit être fluide et les interconnexions doivent être aussi courtes que possible.
