Dans un logiciel de CAO, le perçage d’un PCB paraît simple : choisir un diamètre, placer un trou et exporter le fichier. La fabrication ajoute plusieurs nuances. La valeur est-elle le diamètre fini ou celui de l’outil ? Le trou sera-t-il métallisé ? De combien le cuivre réduira-t-il l’ouverture ? Quelle tolérance s’applique ? Restera-t-il assez de couronne annulaire après les variations de perçage et de repérage des couches ?
Ces questions concernent vias, broches, connecteurs press-fit, fixations, pions, fentes et usinages à profondeur contrôlée. Ce guide explique l’interprétation des données de perçage par le fabricant et la manière de définir des trous permettant un assemblage correct sans surcoût inutile.
Types de trous et signification de leurs dimensions#
| Type de trou | Métallisé ? | Rôle principal | Spécification critique |
|---|---|---|---|
| Via traversant | Oui | Connexion électrique entre couches | Trou fini, couronne annulaire, métallisation |
| PTH pour composant | Oui | Insertion et soudage d’une broche | Trou fini et jeu de la broche |
| Trou de fixation NPTH | Non | Fixation mécanique ou alignement | Diamètre fini et tolérance de position |
| Fente métallisée | Oui | Broche plate ou fonction mécanique et électrique | Largeur, longueur, rayon finis ; métallisation |
| Fente ou découpe non métallisée | Non | Dégagement mécanique | Géométrie finie et tolérance de fraisage |
| Via borgne ou enterré | Oui | Connexion entre couches choisies | Géométrie finie, rapport d’aspect, empilage |
Diamètre fini et diamètre d’outil#
Le trou fini est l’ouverture attendue par le concepteur sur le PCB livré. Le diamètre d’outil correspond au foret utilisé avant les traitements suivants. Pour un trou métallisé, on perce plus grand : après le desmear, le cuivre chimique, le cuivre électrolytique et parfois la finition réduisent l’ouverture.
Un trou traversant non métallisé ne comporte pas de fût en cuivre ; le diamètre d’outil et le diamètre fini demandé sont donc proches. Mais taille et usure de l’outil, matériau et usinage restent soumis à des tolérances. Spécifiez une tolérance réaliste au lieu de supposer une égalité parfaite avec la valeur nominale de CAO.
Les règles de perçage publiées par Eurocircuits illustrent la distinction : son système CAM interprète la liste d’outils client comme des dimensions finies et applique sa propre surcote aux trous métallisés. Cette conversion relève du procédé du fournisseur, sans valeur universelle. N’ajoutez pas une marge générique de métallisation sauf si le fabricant demande explicitement les diamètres d’outils.
Pourquoi les trous métallisés finissent plus petits#
Après pressage, un panneau multicouche est percé mécaniquement ou au laser. Les trous sont nettoyés et débarrassés des résidus de résine, une couche conductrice initiale est déposée, puis les parois sont cuivrées. Chaque dépôt réduit l’ouverture. La répartition du cuivre sur le panneau influence l’épaisseur locale ; les fabricants s’appuient donc sur la maîtrise du procédé et une plage de tolérance plutôt que sur un diamètre exact unique.
L’explication d’Eurocircuits sur les tolérances des trous finis cite le type de trou, les incréments de foret, l’usure, le desmear, la métallisation, l’équilibre du cuivre et la finition. Le plan doit donc préciser le résultat fini requis et laisser au fabricant le choix de l’outil.
Plages courantes de perçage PCB#
Aucun tableau unique ne convient à tous les fabricants, stratifiés, épaisseurs et services. Les offres de prototypage peuvent employer des incréments préférés ; les procédés avancés permettent de plus petits perçages mécaniques et des microvias laser. Les valeurs suivantes sont des exemples de planification, pas des tolérances de commande :
| Application | Plage indicative | Point de conception |
|---|---|---|
| Via traversant mécanique | Environ 0,20–0,40 mm fini | Confirmer perçage minimal et rapport d’aspect |
| Petite broche de composant | Dimension de broche plus jeu de montage | Utiliser le plan du composant, pas une valeur générique |
| Broche de connecteur | Souvent environ 0,9–1,1 mm fini | Vérifier diagonale et tolérance des broches carrées |
| Passage M2 | Jeu adapté à l’application au-delà de 2 mm | Vérifier classe de vis, revêtement et position |
| Passage M3 | Jeu adapté à l’application au-delà de 3 mm | Coordonner boîtier et rondelle |
| Trou d’outillage ou d’alignement | Défini par le pion associé | Demande souvent un contrôle de position plus strict |
Utilisez les dimensions au maximum de matière du fabricant du connecteur, de la fixation ou du composant. Une « broche de 1 mm » nominale peut nécessiter un trou plus grand selon sa forme, son revêtement et sa tolérance. Pour le soudage à la vague, tenez compte du jeu d’insertion et du remplissage de brasure.
Dimensionner les trous des composants#
Broches rondes
Partez du diamètre maximal indiqué sur le plan. Ajoutez le jeu nécessaire aux tolérances du composant et du PCB, à l’angle d’insertion, à la finition et à la méthode d’assemblage. Trop peu de jeu rend l’insertion difficile ou plie les broches ; trop de jeu peut dégrader le remplissage et le guidage mécanique.
Broches carrées et rectangulaires
La diagonale d’une broche carrée dépasse son côté. Dimensionnez le trou fini selon la diagonale maximale, le rayon des angles et la tolérance de revêtement. Les contacts press-fit constituent un cas particulier : le fournisseur impose généralement une plage étroite de trou fini, un système de métallisation et une qualification. Ne transformez pas une empreinte classique en press-fit en réduisant simplement le trou.
Fixations mécaniques
Les trous mécaniques doivent découler de la chaîne de tolérances du boîtier. Considérez diamètre et revêtement de vis, rondelle, bossage, entretoise, position de carte et accès de montage. Si une fixation métallique doit être isolée du cuivre, prévoyez une exclusion sur toutes les couches et confirmez les distances de fuite ou la liaison au châssis.
Couronne annulaire et diamètre de perçage#
La couronne annulaire est le cuivre restant autour du trou. Une pastille généreuse en CAO peut devenir insuffisante avec le décalage du perçage et des couches. Pour une première estimation :
Largeur radiale nominale de couronne = (diamètre de pastille − diamètre fini du trou) ÷ 2
Ce n’est que la valeur géométrique nominale. La couronne minimale finie ou le débordement admissible doit intégrer les tolérances de perçage et de repérage. Réduire le trou ne résout pas automatiquement le problème : le rapport d’aspect augmente et la métallisation ou l’assemblage peuvent devenir plus difficiles.
Vérifiez séparément les pastilles internes et externes si l’empilage ou les capacités de repérage diffèrent. Convenez de la suppression éventuelle des pastilles non fonctionnelles. Pour une haute fiabilité, définissez les exigences de performance et d’acceptation plutôt que de vous fier uniquement aux règles de CAO.
Rapport d’aspect : profondeur divisée par diamètre#
Le rapport d’aspect d’un via mécanique est souvent l’épaisseur de carte divisée par le diamètre percé. Une carte plus épaisse ou un trou plus petit augmente ce rapport et complique l’uniformité de métallisation. La limite dépend du fournisseur, du type de trou, du matériau, du procédé et de la classe de fiabilité.
Si le dessin dépasse la capacité standard, envisagez un via plus grand, une carte plus fine, un pressage séquentiel, une structure borgne qualifiée ou un service plus avancé. Chaque option influence coût et fiabilité. Confirmez l’empilage avant de terminer le routage.
Perçage mécanique, laser et fraisage#
Perçage mécanique
Des outils rotatifs en carbure réalisent la plupart des trous traversants et les grands trous borgnes ou enterrés. Les très petits forets s’usent plus vite et peuvent nécessiter moins d’impacts avant remplacement, ce qui augmente le coût. Réduisez les variantes inutiles et utilisez des diamètres préférés lorsque la fonction le permet.
Microvias laser
Le laser crée des microvias peu profonds dont la géométrie diffère d’un fût mécanique classique. Diamètre, profondeur, pastilles de capture et cible, empilement, remplissage cuivre et pressage séquentiel doivent être convenus comme un procédé HDI complet. Un microvia laser n’est pas seulement une ligne de plus petit diamètre dans le tableau NC.
Fentes et découpes fraisées
Les fentes peuvent être percées, fraisées, poinçonnées ou réalisées autrement. Le diamètre d’outil disponible impose le rayon intérieur. Précisez la métallisation, la largeur et la longueur finies et reportez la géométrie dans les données de perçage/fraisage ainsi que sur le plan mécanique.
Données PTH et NPTH#
Les trous métallisés et non métallisés doivent être identifiés sans ambiguïté. Beaucoup de fabricants préfèrent des fichiers séparés ; d’autres acceptent les attributs de formats intelligents comme ODB++. Avec Gerber et Excellon, fournissez un plan de perçage classant chaque outil PTH ou NPTH et identifiant les fentes.
Un trou de fixation non métallisé avec pastilles cuivre peut être interprété différemment d’un NPTH avec exclusion de cuivre. Si liaison châssis, blindage, press-fit ou isolement sont importants, montrez le rapport voulu au cuivre sur le plan plutôt que de laisser le CAM le déduire.
Liste de contrôle des fichiers et du plan#
- Utiliser un système d’unités et un format de suppression des zéros maîtrisés.
- Identifier trous métallisés et non métallisés.
- Spécifier les dimensions finies sauf demande contraire du fabricant.
- Imposer des tolérances strictes seulement lorsque la fonction l’exige.
- Identifier fentes métallisées et non métallisées, fraisures, lamages et perçages à profondeur contrôlée.
- Fournir un tableau d’outils et de dimensions finies.
- Indiquer épaisseur, empilage, structures de vias, cuivre et exigences de métallisation.
- Comparer les perçages au cuivre, au vernis épargne, au contour et aux données mécaniques dans une visionneuse CAM.
Erreurs courantes de perçage PCB#
Utiliser la cote nominale de broche plutôt que sa valeur maximale
Le composant peut ne pas entrer si les tolérances de broche et de trou fini se cumulent défavorablement.
Appliquer deux fois la compensation de métallisation
Si le fabricant attend des diamètres finis, agrandir manuellement le trou en CAO peut donner une ouverture trop grande.
Ne pas distinguer les NPTH
Des données ambiguës peuvent conduire à métalliser un trou de fixation ou à supprimer l’isolation prévue.
Exiger des tolérances inutilement serrées
Des limites serrées augmentent inspection, sélection des outils et coûts de procédé. Réservez-les au press-fit, à l’alignement et aux fonctions qui en ont réellement besoin.
Négliger les distances au cuivre interne
Un trou correct mécaniquement peut manquer de dégagement au cuivre sur des couches cachées. Appliquez exclusions et antipads dans tout l’empilage.
Préparer une stratégie de perçage réalisable#
Regroupez les trous par fonction : vias électriques, broches, fixation, outillage, fentes et particularités. Définissez les exigences selon la pièce associée ou la fonction électrique, puis comparez-les aux tailles préférées, perçages minimaux, tolérances, couronnes et rapports d’aspect du fabricant. Cela évite qu’une règle générale du « plus petit trou possible » crée des coûts superflus.
Consultez aussi les bases des vias PCB, le montage traversant, la conception des trous de fixation et les lamages et fraisures. Pour une revue de fabricabilité, envoyez à PCBPit vos fichiers de perçage, plan, empilage et quantité.
Questions fréquentes#
Le fichier de perçage doit-il contenir les dimensions finies ?
De nombreux fabricants attendent les dimensions finies et calculent eux-mêmes les outils. Confirmez la règle du fournisseur et indiquez-la sur le plan pour éviter une double compensation.
Pourquoi perce-t-on un trou métallisé plus grand que son diamètre final ?
Le cuivre et les autres dépôts se forment sur la paroi et réduisent l’ouverture. Le fabricant choisit un outil surdimensionné pour garder le trou fini dans sa tolérance.
Quel est le diamètre minimal de perçage d’un PCB ?
Il n’existe pas de minimum universel. Il dépend du perçage mécanique ou laser, de l’épaisseur, du matériau, du rapport d’aspect, de la métallisation et du fournisseur. Utilisez les règles actuelles du service choisi.
Les trous de fixation sont-ils métallisés ?
Ils peuvent être PTH ou NPTH. Choisissez selon la mise à la masse, la mécanique et l’isolation, puis identifiez clairement ce choix dans les fichiers et sur le plan.
Quel jeu faut-il prévoir entre trou et broche ?
Utilisez l’enveloppe maximale de la broche et une analyse des tolérances d’assemblage. Le jeu dépend de la forme, du revêtement, de l’insertion, du soudage et des exigences produit.