Bagues annulaires et PCB multicouches : restez dans les limites de vos tolérances

Close-up of circuit board with vias

L'un de mes professeurs du secondaire possédait une très bonne affaire quand il n'enseignait pas : il récoltait du sirop d'érable. J'ai appris que le processus ne se limite pas à récolter le sirop d'érable de l'arbre après y avoir fait un trou. Il faut le laisser reposer et en laisser évaporer une partie pour pouvoir distiller le sirop d'érable et en faire un produit savoureux qui garnira ensuite toutes vos crêpes.

Bien qu'il y ait tout un processus lié à la fabrication du sirop d'érable, cela commence quand même avec le premier trou percé dans l'érable. De même, il y a tout un processus lié au travail de conception des PCB multicouches. Cependant, ils ne seraient rien sans les vias. Les vias sont essentiellement un trou percé verticalement reliant les espaces entre un nombre variable de couches.

Mais, même les vias ont des considérations qui doivent être suivies ou votre conception pourrait connaître des dysfonctionnements. Les bagues annulaires entrent en jeu dans la conception des PCB lorsque l'on considère l'emplacement physique des trous percés à travers chaque trace de via. Il y a quelques facteurs qui entrent en ligne de compte pour déterminer la taille de la bague annulaire appropriée à votre application.

Solidité de la connexion à bague annulaire : vias et PCB multicouches

Les PCB multicouches sont avantageux pour certains en raison de la plus grande capacité de complexité qu'ils peuvent gérer. Les ordinateurs, les téléphones et l'équipement médical sont quelques exemples d'applications dans lesquelles les conceptions multicouches sont avantageuses. Travailler avec des cartes de circuits imprimés multicouches pose cependant un problème critique pour connecter ces couches les unes aux autres. Si vous ne connectez pas chaque couche à ses points correspondants, vous vous retrouverez avec plusieurs cartes de circuits imprimés à couche unique collées les unes aux autres.

Saisir des vias, c’est notre solution ingénieuse pour relier verticalement chaque couche. Cependant, les vias exigent une compréhension des bagues annulaires pour fonctionner correctement. Ces bagues sont définies comme étant la distance minimale entre le trou percé et le bord de la trace de via. Plus la bague annulaire est grande, plus la connexion en cuivre autour du trou percé sera grande.

L'utilisation de votre bague annulaire déterminera souvent la dimension que vous devrez cibler. Utilisez-vous le placement des composants Altium lorsque vous soudez sur un ou les deux côtés de la carte ? Vous aurez probablement besoin d'une plus grande surface pour la soudure. Utilisez-vous simplement ce via comme point de test et vous ne soudez pas ? Une bague annulaire plus petite vous permettra de vous en sortir.

Quelle que soit l'application pour laquelle vous utilisez vos bagues annulaires dans la conception de votre circuit imprimé, vous pouvez facilement déterminer la dimension en consultant notre fidèle ami, l'IPC-7251. Ce document recommande une largeur de bague annulaire de 250 µm pour une condition de matériau maximale (MMC). MMC signifie simplement que vous aurez le joint de soudure le plus solide. D'autre part, 150 µm est la largeur recommandée d'une bague annulaire pour obtenir la condition de matériau la plus faible (LMC). LMC signifie simplement que vous repartirez avec le joint de soudure le moins solide.

Évidemment, il ne s'agit que de recommandations et elles peuvent (et devraient !) être modifiées en fonction de votre application spécifique.

Annular ring diagram

La façon de mesurer une bague annulaire.

Tolérances de fabrication pour vos PCB multicouches

Lorsque le mariage de plusieurs procédés de fabrication se produit dans un environnement de production, il va souvent y avoir de petites erreurs qui se superposent en raison des imperfections dans le système des tolérances ici et là. Plus précisément, lorsque le processus de gravure des traces de cuivre sur votre carte de circuit imprimé et le processus de perçage des trous à travers ces traces sont complétés, vos trous de perçage ne sont souvent pas complètement alignés au centre de ces traces et cela vous déstabilise un peu. Mais n'ayez crainte, les tolérances sont là !

Comme vous devriez déjà le faire lors de la conception pour les erreurs de tolérance de fabrication, la conception pour les erreurs de tolérance de la bague annulaire n'est pas différente en soi. Tout d'abord, en identifiant les tolérances spécifiques du fabricant, vous serez en mesure de tenir compte des erreurs, et en déterminant la plus petite largeur, votre bague annulaire peut être en toute sécurité. Vous pouvez réduire le risque de l'ensemble du processus de fabrication en assurant que vos valeurs minimales sont toujours atteintes.

Bref, il y aura des erreurs de fabrication en cours de route, mais en tenant compte de ces erreurs dans la conception, cela vous permettra de rester au-dessus de vos valeurs minimales en ce qui concerne spécifiquement les bagues annulaires des trous de via percés.

 

Arrangement of different sized drills

Les tolérances de perçage peuvent jouer un rôle important dans la détermination de la taille de votre bague annulaire.

Calcul de la largeur de la bague annulaire

Un moyen facile de vérifier que votre largeur sera acceptable pour votre conception de carte de circuit imprimé est de calculer la largeur maximale que vous verrez en post-production. L'équation suivante peut être utilisée :

((diamètre de la pastille de la trace) - (diamètre du trou percé)) / 2 = (largeur maxi de la bague annulaire)

Plus les erreurs de tolérance de fabrication sont importantes, moins la largeur de la bague annulaire sera importante. Plus le diamètre du trou percé est grand, moins la largeur de la bague annulaire sera grande.

Sachant que la largeur de votre bague annulaire doit permettre une connexion suffisamment solide pour les connexions électriques et mécaniques, et en tenant compte des tolérances de fabrication, vous garderez la largeur de votre bague annulaire à des distances acceptables et hors des situations où le trou percé ne touche même pas la pastille de la trace (Dieu nous aide).

Comme les vias sont en cours de conception sur le territoire des microvias, vous aurez besoin d'un logiciel de conception de PCB capable de gérer adéquatement la désignation des largeurs des bagues annulaires et les tolérances de fabrication des vias. Heureusement, Altium Designer® peut facilement aborder les complications sensibles de la topologie des cartes grâce à sa liste complète de vérification des règles de conception ainsi qu'à son logiciel intuitif de topologie de cartes.

Utilisez donc l'éditeur de schémas Altium pour concevoir une bague annulaire solide et sans erreur qui maintiendra vos composants en fonction pendant toute la durée de vie de la conception de votre carte ! Si vous êtes curieux de savoir ce que les logiciels Altium peuvent faire pour vos problèmes de bagues annulaires, contactez dès aujourd'hui à un expert d'Altium.

 

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