Dans le marché en constante évolution d’aujourd’hui, comment aborder la conception d’un produit basé sur un circuit imprimé (PCB) depuis zéro ? Comment savoir quelle méthode est la plus efficace et permet de lancer un produit haut de gamme sur le marché le plus rapidement possible ?
Comprendre le processus de fabrication est essentiel pour réduire les coûts et éviter les pertes de temps. Examinons de plus près quelques astuces clés qui offriront des avantages optimaux à votre entreprise.
Voici trois conseils pour réduire le temps de fabrication d’un prototype PCB.

Conception : Prioriser la simplicité

Les exigences en matière de complexité de conception varient d’un projet à l’autre. Cela dit, vous devez toujours concevoir avec simplicité. Suivez les règles de conception de circuits imprimés de base et ne négligez pas le schéma.
Une référence visuelle est essentielle pour évaluer la valeur globale de votre projet PCB et éviter les révisions inutiles. En général, plus une carte contient de composants électroniques, plus elle risque de rencontrer des problèmes.
La simplicité est synonyme de fonctionnalité et nécessite moins de modifications, réduisant ainsi les risques d'erreurs de conception.

Disposition : Optimiser les coûts et les performances

Le succès repose également sur l’efficacité. Un autre conseil pour réduire le temps de fabrication d’un prototype PCB est d’optimiser la carte pour obtenir les meilleures performances.
Pensez aux composants, matériaux et fonctionnalités qui apportent la plus grande valeur ajoutée à votre projet. Une carte optimisée garantit un produit final plus fiable et rentable.
C’est pourquoi le choix des composants doit être fait avec soin. Une mise en page rigoureuse est nécessaire pour bien implémenter les concepts initiaux.

Partenariat : Collaborer avec un fabricant dès le début

Gardez en tête qu’une stratégie intelligente pour éviter les révisions multiples du prototype consiste à s’associer à un fabricant de PCB dès le départ.
N’importe quelle conception de prototype peut être fabriquée efficacement, mais l’objectif principal est de gagner du temps et de l’argent.
En collaborant avec un fabricant qualifié et en concevant selon ses capacités de production, vous facilitez le processus de développement, réduisez les erreurs et vérifiez la viabilité de votre PCB dès le début.

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Faites confiance à Summit Interconnect. Nous travaillons en étroite collaboration avec les concepteurs et ingénieurs pour créer des circuits imprimés parfaitement fonctionnels dès leur sortie d’usine.
Si vous pouvez concevoir un prototype, nous pouvons l’assembler avec nos services flexibles et nos technologies de pointe.
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Conception de PCB : Anneau annulaire de trou métallisé pour les classes 2, 3 et tangence « Class 3 light ».

Cet article partage, du point de vue d’un fabricant, les meilleures pratiques pour réussir la première révision en respectant les exigences IPC-6012 et les directives de conception IPC-2221.

Contexte : Cet article vise à aider les concepteurs de PCB à comprendre la différence entre le diamètre de perçage réel et la taille du trou fini spécifiée dans le dessin de fabrication, ainsi que l’impact sur l’anneau annulaire requis pour fabriquer une carte conforme.

De plus, cet article présentera les bonnes pratiques pour documenter les vias et les trous métallisés de composants, en indiquant clairement les exigences finales, tout en permettant au fabricant de circuits imprimés une flexibilité maximale afin d’assurer la conformité et un rendement optimal.

Commençons par les bases : « Qu'est-ce qu'une bague annulaire ? » La définition d'une bague annulaire diffère selon qu'elle est composée de couches externes ou internes. Pour les couches externes, la bague annulaire minimale correspond à la distance minimale entre la face intérieure d'un trou métallisé fini et la distance la plus courte sur la surface de la couche externe.

Maintenant que nous avons examiné les différences observables entre les bagues annulaires extérieures et intérieures, examinons le tableau 3-9 de la révision E de l'IPC-6012.

La taille minimale autorisée de la bague annulaire de la couche externe de classe 3 est de 0,001969 po, mesurée à partir du diamètre intérieur du trou plaqué fini jusqu'au bord le plus court de la plage plaquée.

La bague annulaire minimale autorisée pour la couche interne de classe 3 est de 0,000975 po et est mesurée à partir du diamètre du foret jusqu'à la distance la plus courte jusqu'au bord du terrain.

La classe 2 autorise une rupture à 90 degrés à condition qu'il y ait une déchirure, un filetage ou un trou de serrure à la jonction du conducteur de terre. Voici une illustration expliquant ce qui est autorisé et ce qui est requis.

Avec l'augmentation des densités, de nombreuses conceptions de classe 3 ne peuvent atteindre un diamètre annulaire minimal de 0,000975", ni accepter des dérivations à 90 degrés pour une fiabilité élevée. Une solution intéressante consiste à autoriser la tangence, à condition d'ajouter des gouttes à l'interface méplat/conducteur.

Plusieurs de mes clients appellent affectueusement Tangency « Classe 3 légère ». À l'heure actuelle, cette condition n'est pas classée pour les trous métallisés mécaniques selon les normes IPC-6012 et IPC-A-600. Si vous choisissez cette option pour votre conception, vous devrez préciser cette tolérance. Cette condition est appelée condition AABUS ( As Agreed Between User and Supplier).

La deuxième partie de cet article vise à aider les concepteurs à déterminer la taille de la bague annulaire nécessaire. Cette valeur dépend de la complexité de la conception. Pour compléter cette section, je recommande aux concepteurs de consulter la section 9.1.1, la section 9.1.2 et le tableau 9-1 de la norme IPC-2221.

En tant que concepteur, si un fabricant vous a déjà appelé et vous a informé que la conception ne comporte pas suffisamment de bague annulaire pour être conforme, cette section vous aidera à comprendre pourquoi le fabricant exige une bague annulaire adéquate alors qu'il semble qu'il y en ait suffisamment actuellement dans la conception.

Pour commencer, l'enregistrement d'un foret et des terres sur toutes les couches n'est pas un processus parfait. Voici une description simple des tolérances de traitement et de leur raison d'être.

• Le matériau époxy tissé que nous achetons varie au sein d'un même lot et d'un lot à l'autre. Cette variation est généralement d'environ +/- 0,0002 po par pouce. Si vous reportez cette valeur à la surface de travail d'un panneau de production, vous constaterez une variation de 0,0025 po de chaque côté.
• L'enregistrement d'avant en arrière d'un système moderne d'imagerie directe laser est généralement de 0,001".
• La précision du poinçonnage post-gravure d'un noyau gravé est de 0,001" au mieux.
• Le laminage et l'outillage ajoutent 0,001 po de tolérance supplémentaire.
• Le tableau 9-1 de l'IPC-2221 fournit des conseils pour augmenter la bague annulaire de 0,001 po si le nombre de couches est supérieur à 8.
• La position zéro de la perceuse et la précision de la course du foret peuvent ajouter 0,001 po de plage de tolérance accrue.
• Les forets peuvent se déplacer. La couche supérieure percée est précise, mais tout déplacement du foret aura un impact sur les couches inférieures de l'empilement.
• Les constructions à sous-laminage multiples ajouteront une tolérance supplémentaire de 0,002 po lorsque plusieurs structures à sous-laminage sont laminées dans l'assemblage final.

Veuillez noter que les valeurs suivantes sont basées sur le diamètre réel du foret et NON sur la taille du trou fini.

Lorsque nous examinons les valeurs de processus accumulées, nous divisons la tolérance en deux. Celle-ci peut être divisée par deux puisque nous répartissons l'erreur sur les panneaux de production. Ainsi, si nous additionnons tous les éléments pour un cycle de laminage simple à nombre de couches élevé, la tolérance de processus peut être de 0,0045" pour la tangence. Si le travail comporte plusieurs cycles de laminage, la tolérance pour la tangence serait de 0,006" pour le perçage final.

Si vous envisagez une classe 3, la valeur de la bague annulaire augmentera de 0,001 pouce supplémentaire. Ainsi, pour un cycle de laminage unique, nous demandons généralement une bague annulaire de 0,006 pouce. Pour plusieurs cycles de laminage, nous autorisons une bague annulaire de 0,006 pouce pour le premier cycle de sous-laminage, mais nous demandons une bague annulaire de 0,007 pouce pour les cycles de laminage suivants.

Le dernier élément que les concepteurs doivent prendre en compte est la taille du foret avec lequel le fabricant perce réellement. Pour répondre à cette question, il serait utile que le concepteur dispose de deux règles. Une règle pour les vias plaqués dans lesquels la taille du trou fini n'a pas d'importance et une deuxième règle pour les tailles de trou de composant qui ont généralement une avance dans le trou plaqué fini. Les trous de composant doivent indiquer la taille du trou fini et la tolérance autorisée.

Les vias doivent être indiqués comme tels et la taille du trou fini peut être inférieure à la taille de perçage spécifiée. La plupart des conceptions indiquent la taille de via qui correspond à la taille réelle du foret que le fabricant doit utiliser. L'utilisation de la taille réelle du foret permettra d'obtenir la bague annulaire correcte et une distance de sécurité « sûre » entre un foret et un autre filet. Pour indiquer clairement qu'un foret particulier est un via, le concepteur doit utiliser la tolérance suivante dans le tableau de perçage. Cet exemple utilise une taille de via de 0,010".

Foret X .010” +.002”/- diamètre de foret.

Cette instruction indique clairement au fabricant que le concepteur suppose que la conception a été configurée et vérifiée avec un foret de 0,010 po. Un fabricant peut examiner cette exigence et déterminer quel foret fournira les meilleurs rendements tant que le trou fini est de 0,012 po ou moins. Dans certains cas, un fabricant percera plus grand s'il y a beaucoup d'anneaux annulaires, ou il peut choisir de percer plus petit pour s'assurer que la pièce finie aura des anneaux annulaires conformes.

Les valeurs des trous des composants peuvent varier d'un fabricant à l'autre. Pour ces trous, le fabricant doit compenser la taille du foret pour le placage et les variations de taille des trous une fois tous les processus de fabrication terminés. Voici les valeurs typiques à prendre en compte lors des vérifications DRC en CAO :

• Pour les finitions par immersion, comme ENIG, ENEPIG ou Silver, la taille du foret est de 0,004 po plus grande que la taille du trou fini.
• Pour la finition par soudure à air chaud (HASL), le foret sera de 0,006 po plus grand que la taille du trou fini. Le HASL refroidit de manière non uniforme et ferme la taille du trou fini.
• La plaque de refusion en étain-plomb peut être percée de 0,007 po de plus que le trou fini. Lors du processus de refusion, cela peut obstruer le trou plus que HASL.
• Si une épaisseur de placage de trou plus élevée est requise, il sera nécessaire d'augmenter le diamètre du foret de fabrication pour répondre à l'exigence de placage supplémentaire.

Résumé : Cet article a pour but d'aider les concepteurs à réaliser des conceptions sans erreur, de leur système de CAO à nos systèmes de FAO, sans détection de DRC. J'espère que ces informations vous seront utiles pour éviter que vos futures conceptions ne présentent des problèmes qui, autrement, seraient détectés chez le fabricant.

Gerry Partida

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