Qu'est-ce qu'une plage de connexion de PCB ?#
Une plage de connexion, ou pad, est une zone de cuivre exposée sur un circuit imprimé où l'on brase la terminaison d'un composant. Les connexions électriques des composants passent par ces plages. Leur forme et leur position influencent fortement la brasabilité, la tenue mécanique et le transfert thermique.
Selon les composants et leurs boîtiers, on distingue généralement les pastilles pour composants traversants et les plages de montage en surface.
Plages de montage en surface#
Ces plages permettent de monter les composants directement sur la surface de la carte. Contrairement aux pastilles traversantes, elles conviennent particulièrement aux petits composants. Elles permettent d'en réunir davantage dans un espace réduit, tout en augmentant les fonctionnalités et les performances.
Cet avantage est important pour les cartes multicouches complexes. En revanche, les composants fortement dissipatifs nécessitent une étude thermique adaptée : des plages ordinaires ne suffisent pas toujours à évacuer leur chaleur.
Pastilles traversantes#
Les pastilles traversantes servent au montage des composants à broches. Les broches sont insérées dans les trous des pastilles avant le brasage.
Ce montage permet d'obtenir des joints fiables et des connexions mécaniques et électriques durables entre les composants et la carte. Toutefois, les broches et le nombre de trous peuvent réduire la surface disponible pour le routage d'un PCB multicouche.
Plages BGA#
Pour les composants BGA, la géométrie des plages est essentielle à la fabricabilité. Les deux variantes courantes sont les plages définies par le masque épargne (SMD) et les plages non définies par le masque, ou définies par le cuivre (NSMD).
Plages définies par le masque épargne (SMD)#
Pour une plage SMD, l'ouverture du masque épargne délimite la surface brasable du BGA. Elle est plus petite que la plage de cuivre, dont les bords sont partiellement recouverts par le masque. Ce recouvrement aide à retenir la plage contre le déplacement ou l'arrachement et délimite la zone de connexion du BGA.
La surface de cuivre exposée est cependant réduite. L'espace entre plages de cuivre voisines peut également diminuer, ce qui limite la largeur des pistes passant entre elles et les possibilités de placement des trous métallisés.
Plages non définies par le masque épargne (NSMD)#
NSMD signifie Non-Solder Mask Defined. On parle aussi de plage définie par le cuivre : sa dimension dépend du cuivre lui-même et non de l'ouverture du masque. Un léger dégagement sépare le bord de la plage du masque, laissant toute sa surface de cuivre exposée.
Cette géométrie offre davantage de surface pour le joint brasé et plus de dégagement entre les plages. Elle est largement employée pour les BGA denses à pas fin. Elle reste toutefois sensible à l'arrachement sous contraintes thermiques et mécaniques.
Conclusion#
Les plages de connexion jouent un rôle central dans le dessin et la fabrication d'un PCB. Leur maîtrise aide à concevoir des circuits fiables et efficaces. Pour une solution complète de fabrication, vous pouvez vous adresser à PCBPit.
Les bases de la conception des plages de connexion#
Les plages relient les terminaisons des composants au cuivre et permettent de former un joint brasé maîtrisé. Leurs dimensions dépendent des tolérances du composant, du procédé de brasage, du masque, des ouvertures de pâte, de l'inspection et de la réparation, et pas seulement de la taille nominale de la broche.
- Partez du plan actuel du composant et d'une norme de dessin d'empreinte maîtrisée.
- Prévoyez des congés de brasure en bout, au talon et sur les côtés adaptés au boîtier.
- Choisissez délibérément une géométrie définie ou non par le masque épargne.
- Coordonnez les plages de cuivre avec les ouvertures du pochoir et le fractionnement des plages thermiques.
- Vérifiez le routage de sortie, la position des vias et les anneaux résiduels sans sacrifier la surface brasable.
- Prévoyez des contours d'encombrement et des dégagements permettant le placement et la réparation.
Questions fréquentes#
Une plage doit-elle être de la même taille que la broche ?
Non. L'empreinte prévoit généralement les tolérances du composant et du placement, ainsi que l'espace nécessaire au congé de brasure.
Qu'est-ce qu'une plage définie par le masque épargne ?
L'ouverture du masque est plus petite que le cuivre : le masque détermine donc la surface brasable. Cette solution est courante pour certains BGA.
Peut-on placer des vias dans les plages ?
Oui, mais un via ouvert peut absorber la brasure. Pour les pas fins, on utilise souvent des vias dans les plages remplis puis recouverts de cuivre.