Conseils pour prévenir les circuits ouverts lors de la fabrication et la conception des circuits imprimés

Rangées de chocolat dans une usine
 

 

J’ai vécu, pendant quelques années, dans une ville où se trouvait une usine de confection de chocolat et de bonbons. C'était une époque à la fois incroyable et horrible, parce qu'on pouvait aller à l'usine et acheter les produits en surplus ou les bonbons ayant des défauts de confection pour environ 75 % du prix normal. En général, leur seul défaut était d’ordre esthétique, par exemple du chocolat craquelé sur le caramel, mais le goût était absolument parfait.

 

Lorsqu'un fabricant de circuits imprimés commet une erreur, celle-ci peut parfois être esthétique, et la carte fonctionne tout de même sans aucun problème. Par exemple, le mauvais alignement de l’impression du dernier panneau n’aura probablement aucune incidence sur la performance électrique, mais un mauvais alignement d’un masque de soudure ou d’une couche de cuivre risque d’endommager complètement votre carte. Étant donné que les circuits imprimés sont destinés à acheminer l'électricité, la plupart des défauts significatifs en matière de performances sont de nature électrique, comme les circuits ouverts, les courts-circuits et les défaillances de matériel ou de routage.

 

En fonction de votre source, les circuits ouverts représentent environ un tiers des défauts constatés sur les circuits imprimés, notamment sous forme de joints de soudure ouverts. Un certain nombre de problèmes peuvent entraîner l’apparition de circuits ouverts sur votre carte, notamment ceux concernant les matériaux, le traitement ou la manipulation. En voici les causes les plus courantes.

 

Pâte à souder

Si la pâte à souder est appliquée de façon inégale. Par exemple, si la quantité déposée est différente à chaque emplacement ou si certains endroits ont été entièrement ignorés, la quantité de pâte ne sera pas suffisante pour former un joint solide. Vous risquez alors de vous retrouver avec un circuit ouvert ou avec un joint fragile, susceptible de se casser. Autre problème de la pâte à souder : les températures de refusion irrégulières sur la surface. Si vous avez déjà fait fondre du chocolat au micro-ondes, vous avez probablement vu ces points chauds qui fondent beaucoup plus tôt que le reste. Le même type de variabilité peut se produire pendant le soudage par refusion. Si certaines zones n'atteignent pas la température de refusion et ne se soudent pas complètement à la surface, la connexion électrique ne pourra pas être établie. C'est comme si vous laissiez des morceaux de chocolat non fondu dans votre mélange pour chocolat chaud ou glaçage.

 

Lorsque la pâte à souder est appliquée, si le ratio d’aspect (la largeur d'ouverture par rapport à l'épaisseur du pochoir) diffère d’une façon ou d'une autre, il est fort probable que vous rencontrerez des problèmes avec les dépôts de pâte à souder. Veillez à vérifier auprès de votre fabricant l'épaisseur de la couche, en particulier celle de votre masque de soudure.

 

Carrés de chocolat partiellement fondus
Tout comme lorsque vous faites fondre du chocolat, la soudure doit atteindre les températures de refusion sur la totalité de votre carte.

 

Contamination

Personne ne veut manger du chocolat contaminé, et j'espère que je n'ai jamais mangé du chocolat douteux. Les composants de circuits imprimés peuvent également être contaminés. La contamination environnementale peut provenir de diverses sources, notamment de la carte ou de la pâte à souder. Les causes évidentes sont les déversements de produits chimiques, la poussière et les particules en suspension dans l'air, ainsi que les huiles que vous pouvez toucher.

 

Même l'humidité de l'air peut entraîner une corrosion accélérée. Toute contamination ou corrosion de la surface de la pastille ou du plomb des composants peut empêcher le joint de soudure d’adhérer correctement au support. Recherchez des contrôles de qualité auprès de votre fabricant et respectez les instructions de manipulation internes pour vous assurer que vos pièces restent propres et intactes.

 

Empreintes digitales sur un masque de circuit imprimé.
Les empreintes digitales sur une carte constituent une source commune de contamination, entraînant souvent une corrosion et des joints de soudure de qualité médiocre.

 

Espaces et fissures

Les irrégularités de surface peuvent entraîner des problèmes de perte de planéité dans certaines zones du circuit imprimé. Par conséquent, la distance entre les différentes pattes de composants peut être inégale et cela peut même empêcher les pattes d’entrer en contact avec la pâte à souder pendant la refusion. Ceci est plus courant si vous avez une déformation des composants  ou des irrégularités au niveau du masque de soudure. Mais cela peut également être dû à d’autres problèmes de dilatation thermique, à des problèmes survenant dans l’empilement des couches (comme des bulles d'air ou un mauvais dégazage) ou une manipulation inappropriée de la carte.

 

Parfois, les espaces et les fissures sont suffisamment graves pour être visibles, mais le plus souvent vous devrez utiliser un microscope ou des rayons X pour détecter les problèmes, en particulier sur les composants de petite taille. Selon le budget que vous avez pour le dépannage, vous devrez probablement vous contenter d’identifier l'emplacement d’un circuit ouvert à l’aide d’un test électrique, et faire en sorte que votre fabricant ou un laboratoire de test réalise une analyse approfondie pour en déterminer la cause principale.

 

Œuf en chocolat fissuré

Le simple fait de faire tomber votre carte peut casser les connexions soudées, en particulier si elles étaient déjà fragiles, tout comme un œuf en chocolat !

 

Les erreurs commises pendant le processus de fabrication peuvent être longues et coûteuses à résoudre. Vous pouvez améliorer ce processus en gérant vos conceptions et les informations fabricant grâce à des logiciels de conception et de routage de qualité, comme Altium Designer et Altium Vault.

 

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