Ce que les concepteurs doivent savoir sur la disposition des composants et la fiabilité des PCB

Chaque circuit imprimé conçu est unique, possède des exigences spécifiques et nécessite des compromis différents en matière de conception. Cependant, il existe des directives de base pour le placement des composants qui permettront d'obtenir une carte professionnelle, facilement transférable de la table de conception à la fabrication.

Composants

Une stratégie globale qui s’avère toujours efficace, quel que soit le procédé de soudure, consiste à regrouper les composants en blocs fonctionnels. Cela permet non seulement d’organiser le circuit et de faciliter son suivi, mais aussi de réduire la longueur moyenne des pistes et de créer un bon point de départ. Une fois tous les composants regroupés, vous pourrez estimer l’espace nécessaire et approximativement la taille du circuit imprimé. Bien sûr, la taille de la carte peut évoluer au cours du processus, mais définir des contraintes initiales est utile pour éviter une expansion incontrôlée.

Éviter l'effet d'ombre avec un placement approprié des pastilles

Pour éviter l'effet d'ombre, utilisez un agencement en quinconce des pastilles afin qu’une pastille ne se trouve pas directement derrière une autre. Une autre solution consiste à espacer suffisamment les composants pour que la soudure puisse bien s'écouler. L'espacement minimum entre les composants doit être de 25 mil, mais peut aller jusqu'à 100 mil pour les pastilles plus grandes. Pour le soudage par refusion, une règle générale est que les composants peuvent être placés à environ la moitié de la distance requise pour le soudage à la vague.

Prendre en compte la taille des composants pour une charge thermique homogène

Certaines restrictions de taille doivent être prises en compte lors de l’assemblage. Par exemple, si la taille est une contrainte majeure ou si le circuit gère des signaux haute fréquence, l’utilisation de composants passifs en boîtiers 0201 ou 01005 peut être nécessaire. Toutefois, si la carte contient des composants traversants et doit être soudée à la vague, il est déconseillé d'utiliser des composants de taille 0805 ou inférieure, car la surface sous le composant est trop petite pour appliquer correctement la colle.

Aligner les composants polarisés dans la même direction

Pour minimiser les erreurs, il est recommandé d’aligner tous les composants polarisés dans la même direction. Tous les condensateurs polarisés, diodes ou LED doivent avoir leur anode dans une direction et leur cathode dans l’autre. Cette information peut être sérigraphiée sur la carte ou ajoutée dans la couche cuivre pour aider les assembleurs.

Pistes et pastilles

La conception des pistes et des pastilles a un impact significatif sur la facilité d’assemblage et la réduction des défauts de soudure.

Éviter l'effet «tombstoning" en équilibrant les charges thermiques

Le «tombstoning" se produit lorsqu’un côté d’un composant à deux bornes fond avant l’autre. La soudure qui fond applique une force d’attraction sur le composant, et si cette force n’est pas appliquée uniformément, l’autre extrémité du composant peut se redresser à la verticale.

Contrôler l'écoulement de la soudure avec les pistes

Le masque de soudure empêche normalement la soudure de s'écouler hors des pastilles. Sans protection, la soudure peut s'écouler le long d'une piste, ce qui peut déplacer le composant hors de sa position. Pour éviter cela, il est conseillé de faire partir les pistes perpendiculairement ou de manière symétrique.

Créer des pastilles «thieving" pour éviter les ponts de soudure

Lors du soudage à la vague, un pont de soudure peut se former sur la dernière broche d'un composant à grand nombre de broches. Une pastille plus grande placée sur le bord du composant peut aider à absorber l’excès de soudure et éviter ces ponts.

Conception de la carte elle-même

Les cartes doivent avoir au moins deux bords parallèles

Pour que votre carte puisse être correctement maintenue lors de l’assemblage automatisé, elle doit comporter au moins deux bords parallèles. Si la carte a une forme circulaire ou irrégulière, le fabricant peut la laisser attachée à un panneau plus grand avec des rainures en V pour un détachement facile après assemblage.

Inclure des trous d'outillage dans la conception

Les trous d’outillage facilitent la fabrication et l’assemblage en permettant l’alignement des cartes dans les machines. Ils peuvent également servir de points de fixation pour les tests électriques et l’assemblage du boîtier du produit.

Conclusion

La différence entre une carte conçue de manière adéquate et une carte bien conçue peut être subtile mais significative. Il n’existe pas de méthode universelle garantissant des résultats parfaits à chaque fois, mais une bonne connaissance des outils et des méthodes permet de prendre des décisions éclairées. Avec le temps, ces bonnes pratiques deviendront une seconde nature, et vous développerez des techniques adaptées à votre style de conception, aboutissant à des circuits imprimés de haute qualité.