Dans le monde de l’électronique en constante évolution,circuits imprimés (PCB)sont inévitables et jouent un rôle de structure centrale pour la construction de systèmes électroniques. Une bonne conception de PCB assure non seulement de bonnes performances, mais aussi la fabricabilité à grande échelle. Dans ce guide, les meilleures pratiques essentielles pour les schémas de PCB sont présentées en tenant compte de l’intégrité du signal, de la fabricabilité et de l’efficacité de leur assemblage.
Définir les règles de conception PCB avant le routage
Une bonne conception de PCB commence par des règles de conception clairement établiesqui servira de guide tout au long du processus de routage. Il est crucial de discuter très tôt avec votre fabricant afin de savoir ce qu’il peut faire. Cette discussion vous permet de définir les contraintes et les limites essentielles pour éviter des révisions coûteuses et chronophages plus tard dans le cycle de conception. Soulignez que vos règles de conception de carte sont conformes aux normes de l’industrie, telles que l’IPC Classe 2 ou Classe 3, et qu’elles intègrent des marges de conception prudentes en matière de fabricabilité et de fiabilité.
Placement stratégique des composants
Le placement des composants est à la fois artistique et stratégique et nécessite un compromis entre les performances électriques et la fabricabilité.
Donnez la priorité aux éléments clés :Commencez par les éléments clés confinés par l’espace physique ou les limites d’un encadré. Cela facilite le positionnement des éléments essentiels sans interférer avec les objectifs de conception.
Unités centrales de traitement :Les processeurs avec un nombre de broches plus élevé ou les circuits intégrés doivent être placés dans des emplacements centraux afin de minimiser les croisements de pistes et de faciliter un routage plus aisé. Cela permettra de répartir les connexions plus uniformément sur l’ensemble de la carte.
Grouper et Aligner :Regroupez les composants fonctionnels (par exemple, alimentation, blocs analogiques, blocs numériques) afin de faciliter le routage et de maintenir l’intégrité du signal. L’alignement de pastilles similaires facilite également le routage et réduit le nombre de vias.
Dispositif monté en surface (SMD)Considérations :Pour éviter les coûts de fabrication, il est recommandé de regrouper tous les composants CMS du même côté du circuit imprimé, en particulier dans la perspective de lignes de production automatisées, afin de rendre le processus d’assemblage moins complexe et de réaliser également des économies.
Acheminement de l’alimentation, de la masse et des signaux
Le routage de l’alimentation et de la masse ainsi que le routage des signaux sont au cœur de l’assurance d’une bonne intégrité du signal et du bon fonctionnement de la carte.
Stratégie d’alimentation et de masse :Utilisez des plans d’alimentation et de masse dédiés chaque fois que possible. Pour les cartes à deux couches, prévoyez un grand plan de masse sur une couche et faites passer l’alimentation sur l’autre couche. Assurez un fort couplage du chemin de retour en plaçant les pistes à proximité d’un plan de masse.
Règles de routage des signauxRéduisez au minimum les pistes et routez en lignes droites afin de diminuer la latence et la dégradation potentielle du signal. Modifiez les directions de routage entre les couches dans les circuits multicouches (par exemple, horizontale sur l’une, verticale sur la suivante) pour minimiser les interférences et les désadaptations d’impédance.
Ajustement de la largeur de piste :Concevez les largeurs de pistes en fonction de la fabricabilité, des besoins en courant et des exigences d’impédance. La valeur par défaut peut être de 10 mil pour les signaux de faible courant, mais les pistes destinées à des courants plus élevés doivent être plus larges afin qu’elles ne chauffent pas.
Gestion de la séparation thermique et électrique
Un bon contrôle de la chaleur et une isolation électrique efficace sont essentiels pour une conception de PCB fiable.
Gestion thermique :Concevez l’implantation des composants générateurs de chaleur de manière à éviter les points chauds et à garantir l’efficacité de fonctionnement. Des pastilles thermiques doivent être mises en œuvre partout où cela est nécessaire, en particulier pour les composants traversants montés sur de grands plans dissipateurs de chaleur.
Séparation électrique :La réduction de la diaphonie entre les composants numériques et analogiques implique un placement soigneux des composants. Assurez-vous de disposer d’un plan de masse continu et ininterrompu sous tous les composants afin de minimiserinterférences électromagnétiques (EMI)problèmes.
Regroupement et séparation des pièces :Disposez les composants en fonction de leur fonction, avec les composants analogiques dans une section et les composants numériques dans une autre section. Non seulement cela réduit les interférences de bruit, mais cela réduit également la complexité du routage, rendant les trajets directs et dégagés.
Vérification et documentation
Le contrôle de la qualité est d’une importance capitale. Le processus de conception doit comporter une phase de vérification adéquate afin de détecter toute erreur potentielle avant la production.
Vérification des règles électriques (ERC) et vérification des règles de conception (DRC) :Effectuez régulièrement ces vérifications afin de maintenir la conformité aux paramètres et contraintes spécifiés. Détecter et corriger les erreurs dès le début du processus permet d’éviter des erreurs de fabrication coûteuses.
Sérigraphie et points de test :Veillez à ce que toute la documentation, y compris les désignateurs de référence de sérigraphie, soit lisible en termes de taille. Ajoutez des points de test sur les nœuds clés pour les essais après la fabrication, ce qui est très important pour les vérifications de fonctionnalité de la carte ainsi que pour le dépannage.
Préparation finale du fichier :Une préparation correcte des fichiers de fabrication est une étape finale, mais très importante. Utilisez les atouts de l’outil CAO pour produire automatiquement les fichiers nécessaires dans le format approprié et compatibles avec les procédés de votre fabricant.
Tirer parti de la discipline pendant la phase de conception — depuis la définition des règles de conception et l’implantation stratégique des composants jusqu’à la vérification rigoureuse et la documentation — permet à vos conceptions de circuits imprimés non seulement de réussir, mais d’exceller face aux exigences élevées actuelles en matière de performances et de fiabilité des produits électroniques. Pour les applications à circuits haute vitesse, mixtes et cartes complexes multicouches, ces meilleures pratiques constituent votre tremplin vers la réussite, en conformité avec les performances techniques et la rentabilité commerciale.
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Ressources utiles
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