Conseils pour la conception de circuits imprimés en vue de leur fabrication : comment éviter de commettre de graves erreurs

Si je n'avais pas obtenu mon diplôme d'ingénieur, je me serais inscrit au concours MasterChef. Pas parce que je suis un excellent cuisinier, mais parce que je n'ai pas baissé les bras, même après avoir échoué à cuisiner des pâtes. Comme je les avais fait trop cuire, elles étaient trop molles. Une erreur impossible à rattraper... C'est un bon exemple de ce qui peut arriver à un plat si on ne suit pas à la lettre les instructions.

Comme en cuisine, les erreurs en conception électronique sont possibles, même pour les ingénieurs les plus méticuleux. Certaines erreurs sont si graves que le circuit imprimé est à jeter et qu'il faut tout recommencer depuis le début. Si vous attendez que votre prototype de circuit imprimé soit prêt pour pouvoir tester, ces erreurs peuvent provoquer des retards très coûteux pour le développement du produit.

Les erreurs de conception les plus graves pour la fabrication de circuits imprimés

Tout le monde déteste commettre des erreurs. Mais en réalité, il faut souvent deux ou trois essais avant d'atteindre la perfection. Tant que les erreurs sont corrigées dès le début de la conception en coupant simplement des pistes ou en mettant des jumpers, l'impact sur le processus de développement est minime. En revanche, on ne peut pas en dire autant de certaines des erreurs suivantes qui aboutissent à un PCB inutilisable.

1. Utiliser la mauvaise empreinte

Même si la plupart des composants passifs sont disponibles aussi bien sous forme traversante que montés en surface, les circuits intégrés, en particulier ceux qui remplissent une fonction spéciale, ne sont produits qu'en boîtier d'un type spécifique. Si on confond un Small Outline Integrated Circuit (SOIC) et un Shrink Small Outline Package (SSOP), on est amené à essayer de positionner un petit circuit intégré sur une empreinte plus grande ou vice versa.

N'oubliez pas de lire attentivement les fiches techniques de vos composants afin de savoir de quel type de boîtier il s'agit. Ne laissez rien au hasard et vérifiez que les dimensions du composant et les écartements des connexions. J'ai retenu la leçon lorsque j'ai utilisé par inadvertance la version étroite d'un SOIC parce que la version large avait le même écartement.

Utiliser les bons circuits intégrés pour éviter les erreurs de conception qui endommageront l'empreinte.
 

2. Mauvais alignement du bus d'adresses

Au cours de mes débuts en tant qu'ingénieur, les exigences en termes de mémoire haute densité étaient telles que l'on devait utiliser soit une mémoire flash ou une SRAM. Je me souviens avoir géré jusqu'à 23 bits d'adresse et 8 bits de signaux de données. Si j'avais commis une erreur en liant les broches d'adresse du microcontrôleur aux composants mémoire, le prototype aurait pu être inutilisable ou il aurait fallu passer du temps à couper des pistes et recâbler les signaux avec des jumpers. Pour éviter cela, j'ai dû prendre du temps à comprendre le bus d'adresse du microprocesseur ainsi que la manière dont chaque puce mémoire doit être connectée.

3. Une mauvaise conception des plans de masse

L'effet d'une bonne conception de plan de masse ne saute peut-être pas aux yeux sur des circuits numériques simples. Mais attention à ne pas produire des lots de circuits imprimés certes complets mais inacceptables en ignorant les bonnes pratiques des plans de masse pour les circuits imprimés analogiques ou mixtes. Cela pourrait engendrer des interférences et une diaphonie, et il faudrait rapidement refaire une meilleure conception.

J'ai la chance d'avoir réussi à sauver des circuits imprimés pénalisés par de mauvaises connexions à la masse. Désormais, je m'assure que mes futures conceptions respectent les normes de conception des plans de masse. Il suffit de se rappeler de bien séparer les masses analogiques et numériques et de tenir compte du cheminement du courant.

4. Des perçage de montage inadaptés

Les trous de montage peuvent servir à réduire les interférences électromagnétiques (EMI). Toutefois, si les coordonnées de vos trous de montage sont décentrées, votre carte, en parfait état de fonctionnement, ne sera pas fixée à son boîtier. Vérifiez que vos coordonnées sont bien exactes, sinon vous ne pourrez pas visser correctement.

Concernant les conceptions où le circuit imprimé est monté dans un boîtier, il faut absolument commencer le routage par les trous de montage en les plaçant sur les bonnes coordonnées avant d'installer les autres composants.

Percer ne sert à rien si les trous sont mal positionnés dès le début.

5. Un courant trop important sur du cuivre trop fin

Vous ne voyez pas ce qui pourrait mal tourner alors que vous avez vérifié toutes vos alimentations au niveau du sous-circuit ? Une erreur fréquente consiste à ne pas tenir compte du courant total traversant la piste du signal de tension primaire. Une autre erreur est de ne pas prévoir une épaisseur suffisante de cuivre. Ces erreurs peuvent provoquer des surchauffes ou, dans certains cas, une rupture du cuivre conducteur. La bonne analyse des alimentations doit vous indiquer clairement l'épaisseur de piste requise. Si vous travaillez avec un logiciel de conception de circuits imprimés professionnel, comme Altium Designer, vous pourrez utiliser les outils d'analyse de chutes de tension pour valider vos calculs.

Quant aux utilisateurs qui ne sont pas ingénieurs mais qui souhaitent tout de même bénéficier d'un logiciel de conception professionnel, CircuitStudio d'Altium est la solution idéale.

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