La conception de PCB n'est plus aussi difficile ou restreinte qu'avant, mais pour les débutants, il faudra peut-être encore un peu de temps pour s'y habituer. Bien que les conceptions simples à une seule couche soient pour la plupart assez faciles à gérer, cela commence à ressembler à un territoire inexploré une fois que plusieurs couches sont ajoutées aux côtés d’une variété de composants volumineux.
Pour aider les passionnés d'électronique et les nouveaux concepteurs de circuits imprimés industriels, voici cinq trucs et astuces qui devraient aider à éliminer au moins quelques problèmes de leurs expériences pour les débutants.
Si vous restez au courant des développements dans le domaine, vous remarquerez probablement que le besoin de développement de prototypes a considérablement diminué. Ils sont encore nécessaires dans les étapes finales pour résoudre tous les problèmes réels de la conception, mais la nécessité de développer et d'utiliser un certain nombre de prototypes dès les étapes préliminaires jusqu'à la version finale n'est plus nécessaire.
Comme vous pouvez l’imaginer, cela n’est possible que grâce à la technologie de visualisation 3D. Il est désormais impératif pour les entreprises de réduire les coûts inutiles et les délais, en perfectionnant la conception à l'aide d'une suite logicielle complète de modélisation, de conception, de simulation et de personnalisation 3D pour les PCB. Quant à la manière dont l’élément de conception réaliste contribue à réduire le besoin de plusieurs prototypes, nous y reviendrons dans la partie suivante.
En l'absence d'une fonctionnalité de visualisation tridimensionnelle trouvée dans les outils logiciels de conception 3D avancés, il serait très difficile pour les concepteurs de PCB de placer avec précision les composants sur une carte. Jetez un œil à la petite liste ci-dessous pour comprendre les avantages en matière de placement de composants que la conception 3D apporte à la scène.
L'apprentissage automatique rend progressivement les fonctionnalités d'automatisation basées sur l'IA dans les suites logicielles avancées de conception de PCB de plus en plus intelligentes. Il n’en demeure pas moins que, pour l’instant, l’autoroutage n’est pas parfait.
Bien sûr, cela rationalisera considérablement le processus de pose de trace pour vous, mais le routage manuel sera encore nécessaire la plupart du temps. Pour utiliser efficacement la fonction autoroute, suivez les instructions suivantes :
Pourcentage d'achèvement
Une fois le placement de vos composants terminé, exécutez l'autorouteur et vous devriez obtenir un taux d'achèvement de 85 % ou plus. Tout résultat inférieur à 85 % signifie que votre placement n'est pas assez bon et que les parties nécessitent des ajustements jusqu'à ce que vous puissiez obtenir une note d'achèvement plus élevée.
Accompagnement
En traçant les itinéraires manuellement, nous restons souvent bloqués à certains points, et cela se produit lorsqu'il s'agit d'un PCB multicouche avec plusieurs composants de haute puissance, ce qui nécessite naturellement une disposition complexe.
Lorsque vous êtes bloqué, c'est l'occasion idéale d'utiliser l'autoroutage pour trouver des chemins qui pourraient ne pas être apparents autrement.
Points de connexion critiques
Le point de connexion critique le plus évident est, bien entendu, un goulot d’étranglement, et l’autoroutage est sans égal pour détecter les goulots d’étranglement dans le réseau.
Les interférences EMI ou électromagnétiques peuvent être un vraie douleur à gérer, surtout si des signaux sensibles sont impliqués. Le routage différentiel est une technique exceptionnellement efficace pour minimiser, voire neutraliser complètement les interférences efficaces provenant du bruit courant sur les conceptions de cartes haute puissance.
Ce n'est cependant pas la technique de routage la plus simple à mettre en œuvre, alors gardez les points suivants à l'esprit, sinon les traces jumelles pourraient finir par causer encore plus d'interférences que ce que vous espériez résoudre avec la méthode de routage, pour commencer.
Des traces tout aussi longues
Chacune des traces de la paire doit être de longueurs exactes et égales. Lorsque cela s'avère être un problème de par sa conception, des méandres et des segmentations doivent être mis en place pour garantir que les deux charges atteignent simultanément leur destination. Il y a généralement une très petite marge d’erreur, mais mieux vaut ne pas pousser !
À moins qu’ils ne soient aussi proches que possible les uns des autres, les signaux à grande vitesse généreront suffisamment d’interférences électromagnétiques pour provoquer des perturbations légères à graves.
Contrôle d'impédance et neutralisation
Après avoir calculé l'impédance, vous disposerez des mesures des plus petites largeurs nécessaires au maintien d'une parfaite neutralisation de la diaphonie tout au long du passage des signaux à grande vitesse sur des itinéraires couplés différentiellement. L’espace économisé s’avérera très bénéfique plus tard dans la conception finale.
Dans le même temps, il est nécessaire de maintenir les itinéraires différentiels en paire également séparés en tous points. Si cette cohérence n’est pas maintenue, les interférences provenant de la boucle de courant seront importantes. L'uniformité est la clé si vous implémentez un routage différentiel par paire sur votre PCB.
Le manque de logique derrière la pose de traces à angles droits est si évident que le comprendre relève presque du bon sens. Sur les bords extérieurs des virages à angle droit, les traces ont toujours de fortes chances d'être plus étroites que la largeur calculée utilisée partout. Cela générera un excès de chaleur, en particulier lorsqu'il est utilisé par des signaux à grande vitesse.
De plus, il n'est pas rare que des bords tranchants à 90 degrés soient mal tracés au cours du processus de fabrication, ce qui conduit presque immédiatement à un court-circuit. Pour éviter complètement ces deux problèmes, utilisez les bons vieux angles de 45 degrés et arrondissez les bords pour faciliter une circulation fluide et sans entrave des signaux.
En dehors de cela, vous souhaiterez peut-être également accorder une attention particulière à la gestion de la chaleur. Dans la mesure du possible, facilitez la dissipation de la chaleur en plaçant une couche de cuivre sous la puce. Élargissez les traces sous les puces qui ne peuvent pas être équipées d'un remplissage de cuivre en raison de la présence de la trace, et vous finirez par réduire encore davantage la génération globale de chaleur sur le PCB.
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