Un bon détective peut toujours déceler des détails qui semblent totalement insignifiants. De petits problèmes passés inaperçus peuvent être des indices pour résoudre un mystère. De même, certains trous dans la conception d'un circuit imprimé peuvent paraître insignifiants, mais sans ces « trous d'outillage », la carte ne remplira pas la fonction prévue, ni ne sera même fabriquée correctement.
Pris individuellement, les trous d'outillage sur un circuit imprimé semblent ordinaires, car ce sont des trous traversants d'apparence régulière, percés sur le circuit imprimé. Seule une étude attentive de leur rôle permet de comprendre véritablement leur importance.
Certains de ces trous traversants servent à connecter du matériel au circuit imprimé, tandis que d'autres facilitent la fabrication et l'assemblage du circuit imprimé.
Quel est le rôle des trous d'outillage sur un circuit imprimé ?
Lors de la conception et de la fabrication de circuits imprimés, des trous de différentes tailles sont généralement percés sur la carte, adaptés à différentes fonctions. La plupart des trous servent à interconnecter les signaux électriques entre les couches, tandis que d'autres servent au soudage des composants et au montage de différents composants. Les trous d'outillage (également appelés « trous de montage ») utilisés pour connecter le matériel peuvent être associés au modèle de boîtier du composant ou être marqués séparément.
Outre la possibilité de souder des fils ou des broches à la carte, certains composants disposent également de matériel de montage pour un maintien physique accru. Les connecteurs sont souvent boulonnés à la carte afin de protéger leurs parties soudées des contraintes liées au branchement et au débranchement des câbles. D'autres composants, plus lourds ou utilisés comme interfaces, peuvent également être vissés, notamment les interrupteurs, les ventilateurs, les batteries et les haut-parleurs.
Ces trous peuvent également être nécessaires pour connecter le matériel de montage aux masses électriques ou pour conduire la chaleur à travers la carte afin de la disperser sur les couches planes internes. Enfin, pour installer le circuit imprimé dans son système, des trous d'isolation sont souvent utilisés pour connecter le matériel ou les supports à monter sur la carte. Des trous d'outillage peuvent être placés sur la carte pour faciliter la coordination des différentes étapes de fabrication. Ces trous guident la carte tout au long de son assemblage, comme le brasage par refusion, le brasage à la vague et l'inspection optique automatisée (AOI). Si le circuit imprimé doit subir des tests supplémentaires, les trous d'outillage sont également utilisés pendant ces tests.
Quelles sont les normes de conception pour les trous standard ?
Si des trous d'outillage sont nécessaires sur la carte au cours d'un processus de fabrication, le fabricant exigera qu'ils soient ajoutés à la conception.
En général, le fabricant utilise des trous déjà présents sur la carte ou les ajoute aux fichiers de fabrication. Les trous sont créés pour le montage du matériel et doivent être usinés selon les paramètres de conception appropriés pour fonctionner comme prévu :
Emplacement : Le nombre de trous usinés et leur emplacement dépendent des exigences de la carte et du composant. Les fiches techniques des composants précisent généralement l'emplacement de ces trous, et les concepteurs doivent l'inclure dans l'empreinte de leur PCB.
Taille souhaitée : Elle dépend également des exigences du composant. Généralement, ces pièces utilisent des vis 4-40 ou 6-32 et doivent être percées pour correspondre au matériel de montage. Si la conception ne prévoit pas de trous de montage, les fabricants de PCB recommandent généralement d'ajouter des trous courants de 0,100 ou 0,125 pouce pour faciliter les options de montage ultérieures.
Placage : Cela dépend des exigences du matériel à monter. Pour le matériel devant être connecté électriquement à la carte, les trous doivent être métallisés et connectés au réseau approprié. Sinon, il convient d'utiliser des trous non métallisés.
Connexion des plans : Les trous métallisés connectés au plan d'alimentation ou au plan de masse ne doivent être connectés à aucun autre plan afin d'éviter tout court-circuit entre les réseaux d'alimentation et de masse. Des trous de montage mal conçus peuvent à terme interférer avec les vérifications des règles de conception.
Espacement : Les trous accueillant le matériel de montage nécessitent souvent de grandes zones blindées autour d'eux. Le matériel de montage doit être suffisamment spacieux pour assurer un contact sûr avec la carte sans endommager les broches des composants, les pistes métalliques et les plans. Un espace supplémentaire autour des trous métallisés est également essentiel, et ces trous doivent être percés plus largement pour permettre au matériau de placage ajouté de finir les trous à la taille requise.
Bien que les trous d'usinage et les trous de montage puissent sembler peu impactants sur la configuration du circuit imprimé, la conception et les trous de montage doivent accorder autant d'attention aux détails que le processus de conception du circuit imprimé. De nombreux facteurs de conception sont également importants pour la fabrication.
Quels sont les facteurs qui influencent la fabrication ?
Outre les différents trous d'outillage nécessaires au montage du matériel et aux aides à la production, certains aspects de conception doivent également être pris en compte lors de la conception et peuvent influencer la fabrication des circuits imprimés. Parmi ces éléments figurent les pastilles de pâte à braser pour les broches des composants montés en surface, le masque de soudure pour protéger la carte et les marquages sérigraphiés pour les repères des composants et les logos d'entreprise.
Les concepteurs doivent également prêter attention aux pastilles de référence. Il s'agit de petites pastilles utilisées pour l'alignement des circuits imprimés lors de l'assemblage automatisé. Ces pastilles sont généralement placées dans les coins et au centre des grands composants CMS à nombre élevé de broches.
Répondre à toutes les exigences de fabrication et d'assemblage des circuits imprimés peut s'avérer complexe pour les concepteurs. Or, c'est précisément ce que doit faire un bon ingénieur concepteur de circuits imprimés.
