Les concepteurs de circuits imprimés doivent comprendre les principes de base des pistes de circuits imprimés afin de créer des circuits imprimés hautement performants. Des définitions de base aux types de pistes, cet article couvre tous les principes fondamentaux dont vous avez besoin. Travailler avec un logiciel de conception de circuits imprimés (PCB) peut parfois s'avérer difficile. En effet, de nombreux termes techniques et acronymes peuvent sembler déroutants à première vue. Même si vous n'avez jamais utilisé de logiciel de conception de circuits imprimés auparavant, vous vous familiariserez rapidement avec celui-ci. Cet article de blog explique certains des concepts de base essentiels pour comprendre les conceptions de circuits imprimés et les utiliser efficacement.
Qu'est-ce qu'une piste PCB ?
Une piste de circuit imprimé est un chemin sur un circuit imprimé qui relie deux points. La piste est le composant le plus fondamental dans la conception de circuits imprimés et la rétro-ingénierie de circuits imprimés. Une piste peut être une ligne unique ou un groupe de lignes parallèles. Elle peut se trouver sur la couche supérieure ou être enfouie à l'intérieur de la carte. La piste est utilisée pour connecter des composants sur un circuit imprimé. Pour comprendre l'utilisation des pistes, il est utile d'avoir une idée de l'utilisation d'un circuit imprimé.
Largeur des pistes du circuit imprimé
La largeur de piste correspond à la largeur de la piste elle-même, sans tenir compte de la largeur du cuivre versé au-dessus ou en dessous. Il s'agit de l'une des spécifications les plus importantes pour une piste, principalement parce qu'elle influe sur le courant qui circule à travers celle-ci. La largeur de piste est généralement exprimée en millimètres (mm). Dans le logiciel de conception de circuits imprimés, vous devrez saisir la largeur de piste en pixels pour voir les pistes finales. Si vous ne le faites pas, le logiciel supposera que vous utilisez une largeur de piste de 10 mil, qui est une valeur très courante.
Comment calculer la largeur d'une piste sur un circuit imprimé ?
Longueur des pistes du circuit imprimé
La longueur de trace est la distance entre la borne de départ d'une trace et la borne d'arrivée de la trace. La longueur de trace peut avoir plusieurs incidences sur la conception de votre circuit imprimé, notamment la capacité de courant maximale et la longueur de la trace elle-même. Pour calculer la longueur de trace, vous devez connaître le courant que vous souhaitez faire passer dans la trace afin de déterminer la longueur de trace.
La capacité de courant maximale vous aidera à déterminer la longueur à laquelle la piste commence à surchauffer et à devenir peu fiable. Vous pouvez également utiliser cette formule pour déterminer la longueur de la piste : L = I / C, où L est la longueur de la piste, I est le courant et C est la capacité de la piste elle-même.
Épaisseur des pistes du circuit imprimé
L'épaisseur de la piste (également appelée épaisseur du coulage de cuivre) correspond à la largeur du cuivre sur le circuit imprimé. Comme vous pouvez l'imaginer, l'épaisseur de la piste peut grandement influencer la capacité de courant d'une piste. Dans la plupart des cas, l'épaisseur de la piste est obtenue en additionnant la largeur de la piste et le dégagement de la carte. Il est important de tenir compte de l'espace libre de la carte, car celui-ci réduit la capacité de courant de la piste. Le traçage est le processus qui consiste à appliquer un matériau conducteur, tel que le cuivre, sur un substrat. Le substrat peut être une carte de circuit imprimé, un revêtement conducteur appliqué sur un substrat ou même un adhésif conducteur.
Espacement des pistes sur circuit imprimé
L'espacement des pistes est la distance entre les pistes sur votre circuit imprimé. Il influe sur la largeur des pistes et sur la quantité de courant que chaque piste peut supporter. En effet, la largeur des pistes est généralement déterminée par la largeur du coulée de cuivre, qui est la largeur du cuivre entre les pistes. Si l'espacement des pistes est trop large, la coulée de cuivre sera plus large que la piste. Il en résultera une largeur de piste plus importante, ce qui n'est pas toujours une bonne chose. Vous pouvez utiliser cette équation pour déterminer l'espacement des pistes : S = W – 2 × T où S est l'espacement des pistes, W est la largeur des pistes, T est l'épaisseur des pistes et 2 est le dégagement des pistes.
Orientation des pistes de circuits imprimés et soudabilité
L'orientation des pistes correspond à la direction dans laquelle celles-ci sont disposées sur le circuit imprimé. Elle détermine également la soudabilité et l'impédance de votre circuit imprimé. L'impédance mesure le ralentissement du courant par le circuit imprimé. L'orientation et la soudabilité des pistes peuvent être contrôlées par le cuivre coulé autour de celles-ci. Si le cuivre coulé est suffisamment proche des pistes, cela peut affecter leur orientation et leur soudabilité.
Sélection des matériaux pour les pistes de circuits imprimés
Lorsqu'il s'agit de choisir le matériau approprié pour votre circuit imprimé, plusieurs facteurs clés doivent être pris en compte :
- Tout d'abord, le niveau de courant. Si vous transportez des courants élevés, vous devrez choisir un matériau présentant une bonne conductivité. Le cuivre est un bon choix pour les applications à courant élevé.
- Deuxièmement, la largeur de la piste. Plus la piste est large, plus elle peut transporter de courant.
- Troisièmement, l'impédance de la piste. Ce facteur est important pour les applications à haute vitesse où l'intégrité du signal est essentielle.
- Quatrièmement, la quantité de chaleur. Si le circuit imprimé transporte des courants élevés ou fonctionne à des vitesses élevées, vous devrez choisir un matériau capable de dissiper efficacement la chaleur.
- Enfin, le coût du matériau. Le cuivre est l'option la plus coûteuse, mais c'est aussi la plus polyvalente.
Taille des vias PCB
N'oubliez pas qu'une piste n'est pas seulement constituée des lignes de cuivre sur un circuit imprimé. La piste a également une connexion « électrique » avec le reste de la carte, généralement sous la forme d'un via. Un via permet de connecter une piste sur une couche d'un circuit imprimé à une piste sur une autre couche du circuit imprimé. Le via est donc le point de connexion entre les deux couches du circuit imprimé. La taille du via est déterminée par le courant qui le traverse. Cela peut s'avérer délicat, car ce n'est pas aussi simple qu'avec une piste. Pour déterminer la taille du via, vous devez tenir compte de sa capacité et de son inductance. La capacité et l'inductance du via sont influencées par l'épaisseur du cuivre, la taille du coulage de cuivre et la taille du trou du via. La taille du trou du via correspond au diamètre du trou percé dans le circuit imprimé.
Conclusion
La piste PCB est l'élément le plus fondamental de la conception d'un circuit imprimé. Une piste est un chemin sur un circuit imprimé qui relie deux points afin de connecter des composants. La piste se trouve sur la couche supérieure ou enfouie à l'intérieur de la carte. La largeur, la longueur et l'épaisseur de la piste sont des éléments importants à prendre en compte lors de la conception des pistes PCB. Gardez ces principes de base à l'esprit lorsque vous concevez votre circuit imprimé. Cela vous aidera à créer des circuits imprimés hautement performants.
