Défis courants de conception PCB et comment les éviter

La forme la plus basique de conception pour fabrication (DFM) appliquée aux PCB est l'utilisation de règles de conception et de vérification des règles (DRC) dans les logiciels de conception PCB. Le DRC examine si une conception est conforme aux capacités de fabrication d'un fabricant PCB. Typiquement, le concepteur obtient les tolérances maximales supportées par le fabricant, les charge dans son logiciel, et lance un test DRC sur sa conception prospective. Les DRC sont couramment intégrés aux logiciels PCB et ne sont pas considérés comme service additionnel. Des logiciels DFM plus avancés recherchent des défauts plus complexes et moins évidents. Typiquement, la vérification DFM est offerte par les fabricants comme service extra, en raison du coût des logiciels haut de gamme et de la formation supplémentaire requise.

1. Thermiques affamés (Starved thermals)

Les thermiques affamés surviennent quand les pistes de relief thermique connectées à un pad ne sont pas correctement connectées au plan de cuivre associé. Souvent, l'espacement entre vias passe un DRC basique, mais les pistes de relief thermique attachées sont interrompues, isolant inappropriément les vias affectés de leurs déversements de cuivre assignés. Problème vu surtout avec plusieurs vias en proximité.

2. Pièges à acide (Acid traps)

Quand deux pistes se rejoignent à un angle très aigu, la solution de gravure peut se « piéger » à ces jonctions. Piège à acide = traces déconnectées de leurs nets assignés, circuits ouverts. Problème réduit ces dernières années par passage à solutions de gravure photo-activées. Encore bon d'éviter angles aigus, mais moins inquiétant qu'avant.

3. Éclats (Slivers)

Si de très petites portions d'un déversement cuivre ne sont connectées au reste que par une piste étroite, elles peuvent se détacher pendant la fabrication, « flotter » vers d'autres zones et causer des courts-circuits non intentionnels. Problème réduit par gravure photo-activée. À éviter, mais moins prédominant qu'avant.

4. Anneau annulaire insuffisant

Vias = perçage à travers pads des deux faces + métallisation parois pour connecter les deux côtés. Si taille pad trop petite, via peut échouer car perçage prend trop grande portion des pads. Taille anneau annulaire minimal = partie commune du DRC. Mentionné ici car erreur de perçage manquée fréquente sur prototypes.

5. Via dans pad (Via in Pad)

Parfois commode de placer via dans un pad PCB. Mais via in pad cause problèmes à l'assemblage : via aspire la soudure loin du pad → composant mal monté.

Image ci-dessous montre différence via-in-pad vs PCB normal.

6. Cuivre trop près du bord

Normalement détecté par DRC : placer couches cuivre trop près du bord → court-circuit lors de la découpe à la fabrication. DRC devrait le capter, mais fabricant faisant DFM le détectera aussi.

7. Masque de soudure manquant entre pads

En dispositifs pas très espacés, pas fins, il est courant qu'il n'y ait pas de masque entre broches par réglages standards. Omission → ponts de soudure plus faciles lors assemblage composants pas fin.

Nous fournissons services assemblage PCB professionnels depuis des années, capables d'éviter masque manquant entre pads. Image ci-dessous : notre masque précis entre pads QFN pas 0,4.

8. Tombstoning (Effet pierre tombale)

Quand petits composants passifs CMS sont soudés par refusion, il est courant qu'ils se soulèvent d'un côté (« tombstone »). Affecte grandement rendement et augmente coûts. Causes : motifs d'atterrissage incorrects et relief thermique déséquilibré aux pads. Atténué efficacement par contrôles DFM.

Image ci-dessous : exemple tombstoning et son schéma.

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