Éviter les pièges courants dans la sélection et le placement des composants de PCB

Le choix et le placement des composants vont de pair et, lorsqu'une erreur de jugement est commise, la conception entière peut en souffrir. Avec les agencements de PCB de plus en plus denses et complexes d'aujourd'hui, même les ingénieurs expérimentés peuvent négliger des détails de conception critiques qui affectent la fonctionnalité, la fabricabilité ou l'ajustement mécanique. Ces problèmes apparaissent souvent tardivement dans le cycle de développement, ce qui entraîne des retards, des retouches ou des révisions de conception coûteuses.

Pour vous aider à éviter ces revers, nous avons décrit sept éléments souvent négligés dans le choix et le placement des composants. Que vous conceviez votre première carte ou que vous affiniez votre processus, ces rappels peuvent vous aider à vous assurer que votre agencement est robuste, efficace et prêt pour la production.

1. Ne pas s'assurer que les composants s'insèrent dans le boîtier une fois le PCB assemblé
   Se concentrer uniquement sur le choix de composants fonctionnels tout en ignorant la façon dont ils s'insèrent dans le boîtier entraînera une conception non fonctionnelle ou compromise. Lorsque cela se produit, le châssis doit être entièrement repensé, ce qui pourrait compromettre la vision initiale et nécessiter de recommencer le processus de sélection des composants à zéro. Ce problème peut être évité si le dégagement en hauteur des composants est pris en compte dès le départ. Étant donné que les restrictions de dégagement en hauteur varient selon les composants, il est préférable de dessiner un contour de base de la carte au début de la conception, en prenant soin de placer certains des plus grands composants là où ils pourraient aller sur la carte. Cela permet de visualiser rapidement la position des composants par rapport à leur hauteur.
2. Négliger de considérer le pour et le contre des composants SMT et FTH pour chaque situation
   Les composants à technologie de montage en surface (SMT) sont, en moyenne, moins chers et plus facilement disponibles que les composants à trou traversant fixe (FTH), mais cela ne les qualifie pas automatiquement comme un meilleur choix. La densité des pièces, la dissipation de puissance, la taille du PCB et la façon dont les plots de soudure seront accessibles pour le débogage sont tous des facteurs à prendre en compte au début de la phase de conception. Les composants SMT peuvent être préférés pour les PCB plus petits, mais les souder à la main est infiniment plus difficile sans four de refusion. En revanche, les composants à trou traversant peuvent être soudés à la main si le PCB est suffisamment grand.
3. Ne pas avoir suffisamment de condensateurs de dérivation et de plans de masse
   Les concepteurs doivent s'assurer qu'une quantité suffisante de condensateurs de dérivation et de plans de masse sont utilisés dans le PCB. Le fait de ne pas placer de condensateurs de dérivation en face des broches d'alimentation et de masse sur la broche de circuit intégré appropriée entraîne un circuit dont la conformité électromagnétique n'est pas optimisée et dont les performances sont compromises. De même, le bon nombre de condensateurs de découplage doit être placé près de l'alimentation par rapport à un plan de masse, ou un autre emplacement de masse, lors de l'utilisation de circuits intégrés.
4. Ne pas vérifier les empreintes de pièces virtuelles
   Plutôt que de refléter uniquement le nombre de composants et de matières premières nécessaires pour fabriquer un produit final, la nomenclature (BOM) peut également être utilisée pour révéler le nombre de pièces virtuelles, qui ont des empreintes associées et ne sont pas transférées à l'agencement. Les pièces virtuelles sont utilisées pour la simulation et doivent être remplacées par des pièces qui ont des empreintes réelles, alors n'oubliez pas de les inclure dans la nomenclature.
5. Ne pas examiner minutieusement la nomenclature
   Oublier d'examiner minutieusement le rapport de la nomenclature peut laisser les informations sur les pièces, les fournisseurs et les fabricants incomplètes et désorganisées, créant ainsi une représentation inexacte du coût total. La nomenclature ne remplira pas son objectif sans informations complètes.
6. Ne pas utiliser de désignateurs de référence
   Le fait de ne pas numéroter attentivement les désignateurs de référence compliquera excessivement le processus d'examen de la nomenclature et empêchera un tri précis.
7. Oublier de vérifier les portes de rechange
   Dans la hâte d'assembler un prototype, il peut être facile d'oublier de vérifier que toutes les entrées des portes de rechange sont connectées à un signal. Si les portes de rechange ne sont pas connectées à un signal, rien n'est en place pour empêcher les entrées de flotter, ce qui risque de compromettre l'ensemble du système et de l'empêcher de fonctionner correctement. Le débogage est un casse-tête qui peut être évité avec une inspection minutieuse. Par conséquent, il est important de vérifier toutes les portes oubliées ou de rechange pour s'assurer que les entrées sont connectées.

Conclusion : La réussite de la conception commence par les bons détails

Chaque projet de PCB dépend d'une planification minutieuse et d'une attention aux détails, et la sélection et le placement des composants sont parmi les décisions initiales les plus critiques. Négliger ne serait-ce qu'un seul facteur, comme les contraintes de boîtier ou les condensateurs de dérivation manquants, peut causer des problèmes qui se répercutent sur le prototypage, la fabrication et même les performances sur le terrain.

En vérifiant de manière proactive ces éléments souvent négligés, les ingénieurs peuvent rationaliser leur processus de conception, réduire les retards de production et livrer des cartes qui répondent à la fois aux exigences fonctionnelles et mécaniques. Investir du temps en amont rapporte des dividendes plus tard et aide à garantir que votre prochaine fabrication de PCB passe du concept à la réalisation sans revers inutiles.