Maîtriser la panellisation PCB : 7 directives de conception clés que tout ingénieur devrait connaître

Facteurs de conception de panellisation PCB

Il existe plusieurs facteurs de la conception de circuit imprimé. Nous en discutons trois ci-dessous :

• Conception de la carte de circuit

La conception d'un PCB joue le rôle le plus important dans le choix de la méthode de panellisation appropriée que vous allez utiliser. En général, les concepteurs déterminent la méthode de panellisation idéale en fonction de la taille de l'espacement entre les composants et le bord de la carte de circuit. Ils examinent également la présence d'éléments dépassant du bord.

• Composants de la carte de circuit

Les composants PCB sont les parties les plus vitales de l'ensemble du panneau. Chaque élément a une fonction distincte. Les caractéristiques donnent au PCB les qualités uniques qui le rendent adapté à son objectif prévu.

Le type de composants qu'un concepteur choisit est aussi crucial que leur placement. Les composants sensibles et les connecteurs, en particulier, jouent un rôle essentiel dans la dépanellisation. Certains composants PCB critiques incluent la batterie, les résistances, les LED, les transistors, les condensateurs, les inductances, les diodes et les interrupteurs.

• Matériau PCB

Les matériaux que vous utilisez dans un PCB peuvent limiter la technique de panellisation la plus appropriée. C'est parce que certains matériaux ont tendance à s'effilocher pendant le processus de dépanellisation. Un autre facteur critique est l'épaisseur de la carte. C'est parce que les cartes fines sont plus sujettes à se casser pendant l'assemblage. Les cartes de circuit épaisses, d'autre part, peuvent s'avérer difficiles pendant le processus de dépanellisation.

Comprendre les directives de conception de panellisation PCB

L'une des erreurs les plus grandes et les plus coûteuses que commettent les concepteurs est de laisser les directives PCB essentielles en dernier recours. Au lieu de cela, ils consacrent tout leur temps à la sélection des composants et à la conception du circuit. Pourquoi est-ce un problème ? Eh bien, si vous ne fournissez pas suffisamment de temps et d'efforts aux bases de la mise en page PCB, vous risquez de vous retrouver avec une conception de circuit qui fonctionne mal, tant du domaine numérique à la réalité physique. La conception finale devient problématique pour le fabricant PCB à fabriquer.

Alors, comment le concepteur crée-t-il une conception à la fois réaliste sur papier et sous forme physique ? La première chose à savoir est qu'il n'existe pas de PCB standard. Chaque carte de circuit effectue une fonction unique dans le produit particulier pour lequel vous la destinez.

En tant que concepteur de carte, vous devrez utiliser un système de conception assistée par ordinateur avec un logiciel de conception spécial pour disposer votre motif de circuit sur la carte. Souvent, l'espace entre deux chemins conducteurs électriques est de 0,04 pouces ou moins. En utilisant le logiciel de conception, vous devrez également disposer l'emplacement des trous pour les points de contact et les composants. Toutes ces informations sont essentielles pour la machine de forage à commande numérique pendant le processus de fabrication.

Dès que le motif de circuit est complet, votre système CAO imprime une image négative, également appelée masque, sur une feuille de plastique transparent. Ce masque a la taille exacte de la carte de circuit. Toutes les zones qui ne feront pas partie du motif de circuit apparaissent en noir tandis que le motif de circuit est clair.

Méthode de panellisation PCB

Actuellement, il existe diverses méthodes de panellisation en usage. Examinons trois des plus courantes.

Panellisation par rainure en V (V-Score)

Le V-Score du panneau, un seul PCB séparé par une rainure en forme de V. Généralement, les fentes retirent environ un tiers de l'épaisseur de la carte de circuit des deux côtés, haut et bas, en utilisant une lame inclinée.

Les fabricants utilisent couramment une machine pour terminer le processus de dépanellisation car la partie restante de la carte entre les rainures du haut et du bas est considérablement substantielle. S'ils la cassaient manuellement, cela mettrait une contrainte excessive sur la carte et les composants environnants.

Panellisation par languettes pleines (Solid Tab)

Pour améliorer la résistance globale du PCB, les concepteurs peuvent placer des languettes pleines entre chaque carte. Cependant, briser ce type de panneau nécessite une machine de découpe laser, un routeur de dépanellisation, ou un outil en forme de crochet.

Cette méthode de panellisation est moins courante car les outils utilisés pour la dépanellisation ne sont pas aussi efficaces que les fabricants. Le routeur, par exemple, peut provoquer des vibrations et de la poussière. Le laser peut être plutôt cher et ne fonctionne pas bien pour les cartes épaisses. L'outil à lame crochetée est sujet à la rotation de la lame.

Panellisation par routage de languettes (Tab Routing)

Lorsque les fabricants PCB ne peuvent pas utiliser la méthode de rainure en V de manière réalisable, ils optent pour la technique de routage de languettes. Cette méthode implique de pré-découper les PCB du réseau et de les maintenir en place sur la carte de circuit à l'aide de languettes perforées.

Les fabricants utilisent généralement trois à cinq trous dans les motifs de perforation. La panellisation par routage de languettes est particulièrement avantageuse pour les conceptions qui ont des outils dépassant du bord. De plus, cette méthode vous permet d'utiliser les mains au lieu d'outils pour la rupture.

Points d'attention dans la conception de panellisation PCB

Nous devons nous assurer que la carte PCB a une résistance et une fonction suffisantes, et les concepteurs doivent prendre en compte plusieurs facteurs. Ceux-ci incluent :

Espacement (Gap)

Un espace de 0,05 pouces entre les composants et les rainures en V est nécessaire pour éviter d'affecter les composants pendant le processus de coupe. Lorsque les composants sont plus hauts, cette marge peut devoir être plus grande. Si les composants ont des zones de connexion plus grandes, placez-les plus loin de la rainure. Les joints de soudure peuvent se fracturer en raison de la contrainte de dépanellisation s'ils sont trop proches de la rainure en V.

Problème de placement des étiquettes (Label Placement)

Le placement des languettes est crucial pour maintenir l'intégrité de la conception du réseau PCB. Placez les languettes tous les 2 à 3 pouces le long du bord de la carte si vous utilisez une languette perforée à cinq trous. Pour les languettes perforées à trois trous, placez les languettes tous les 1,5 pouces. Assurez-vous que les languettes sont assez grandes pour supporter les cartes.

L'emplacement de la perforation

Évitez de placer les perforations de languette au centre de la languette pour éviter les saillies des côtés de la carte. Au lieu de cela, faites-les courir près du bord du PCB.

Disposition du réseau PCB (PCB Array Arrangement)

Soyez toujours sûr de casser les languettes qui sont alignées au même moment lors de l'arrangement des PCB. Cela garantit que les lignes de rupture sont cohérentes dans tout le réseau.

Panellisation PCB – Problèmes faciles à rencontrer dans le réseau PCB

Même lorsque la conception du réseau PCB est parfaite, quelques questions peuvent apparaître pendant le processus de rupture. Ci-dessous, nous vous donnons quelques conseils pour contrer ces problèmes :

Casser les languettes manuellement

Vous pouvez casser un panneau routé en languettes à l'aide d'outils manuels. Pour éviter toute erreur, utilisez des pinces à bec large lors du pliage d'une languette sur une ligne de rupture. Pliez la languette dans le sens inverse pour la séparer complètement le long de la ligne de rupture.

Casser avec une machine

La carte est trop épaisse pour être cassée à la main ; il est préférable d'utiliser un outil de coupe. Dans ce cas, utilisez un routeur de dépanellisation ou une machine à lame crochetée pour de meilleurs résultats.

Casser manuellement les rainures en V

Les concepteurs peuvent casser manuellement les panneaux à rainure en V selon la conception de la carte et la proximité des composants par rapport à la carte. Suivez la même procédure que pour casser manuellement les languettes.

Couper les rainures en V

Vous pouvez également casser les panneaux à rainure en V à l'aide d'un ordinateur de dépanellisation. La machine utilise généralement une lame relativement bon marché et facile à entretenir. Le principal inconvénient de cette méthode est que les bords de la carte ont tendance à être plus rugueux.

Panellisation PCB – Méthode de câblage du panneau

Déterminer la méthode de puzzle appropriée à utiliser dépend de plusieurs facteurs. Ceux-ci incluent :

Forme de la carte de circuit

La forme du PCB que vous concevez détermine la méthode de panellisation PCB que vous allez utiliser. Pour les cartes rectangulaires ou carrées, utilisez le rainurage en V.

Composants de bord

Pour les PCB qui dépendent de composants dépassant du bord ou de composants proches du bord, vous devrez peut-être utiliser une variation de routage de languettes au lieu du rainurage en V.

Qualité des bords

Là où la qualité des bords est un facteur, utilisez le routage de languettes. Bien que ce processus laisse quelques résidus de stratifié, vous pouvez facilement les poncer.

Temps passé

Généralement, le routage de languettes prend plus de temps et nécessite plus de main-d'œuvre pour la mise en place. En comparaison, le rainurage en V prend moins de temps sous les machines.

Gaspillage de matériaux

Là où vous êtes préoccupé par le gaspillage de matériaux, utilisez le rainurage en V car il gaspille moins de matériaux par rapport au routage de languettes. Vous dépensez donc beaucoup moins sur le coût global par carte.

Autres considérations pour la conception de panellisation PCB

Avant de conclure ce guide, regardons quelques autres facteurs que vous devez prendre en compte en matière de conception PCB. Ils incluent :

Contrôle qualité

Tout au long du processus de conception et de fabrication des PCB, vous devrez effectuer des inspections visuelles et électriques. Ces inspections vous aident à détecter les défauts et à les corriger avant qu'il ne soit trop tard. Certains de ces défauts incluent les composants mal placés, l'excès de soudure, etc. Dès que la carte est terminée, vous devrez également les tester pour la performance fonctionnelle afin de vérifier si leur sortie répond aux limites souhaitées.

Considérations de sécurité

Certains des matériaux que vous utilisez pour fabriquer des PCB contiennent du plomb, qui est un matériau toxique. Les fumées de la soudure sont également un danger pour la santé. C'est pourquoi il est important d'avoir l'équipement de protection individuelle approprié à chaque étape du processus de fabrication chez un fournisseur PCB correct. Heureusement, il existe divers fabricants PCB.

Résumé

La conception des réseaux PCB a un impact significatif sur le succès global et le coût du processus de fabrication PCB. C'est la raison pour laquelle les concepteurs doivent prendre les considérations de conception ci-dessus très soigneusement. Ces directives vous donnent une base solide pour vos futures conceptions de réseaux de circuits imprimés. Mais peut-être plus crucial pour le succès de votre processus de conception PCB est de travailler avec le bon fabricant PCB. C'est là que WellPCB intervient.

Chez WellPCB, nous fournissons des services exceptionnels de panellisation PCB à des milliers de clients dans le monde entier. Avec notre équipe de professionnels largement expérimentée, nous pouvons garantir de prendre en charge tous vos besoins en panellisation PCB. Contactez-nous aujourd'hui pour un devis.