Faut-il ajouter des larmes de soudure lors de la conception de circuits imprimés (PCB) ?

Cette question peut susciter un long débat entre les ingénieurs débutants et expérimentés de l'industrie électronique : certains insistent sur le fait qu'il faut ajouter des larmes de soudure sur l'ensemble de la carte, qualifiant cela d'« opération de sauvetage » pour améliorer la fiabilité ; d'autres s'y opposent fermement, se plaignant que leur ajout sur les cartes haute fréquence provoque directement des défaillances de signal. Encore plus déroutant, les ingénieurs expérimentés ont des approches complètement opposées.

En réalité, il n'y a pas de réponse standard « il faut ajouter » ou « surtout ne pas ajouter » pour les larmes de soudure. L'essentiel est de comprendre leur véritable fonction et de trouver les bons scénarios d'application. Aujourd'hui, nous allons expliquer la logique de base des larmes de soudure PCB en termes simples, afin que vous n'ayez plus jamais à vous en soucier !

Tout d'abord, comprenez ceci : les larmes de soudure ne sont pas « décoratives », mais une collection de 5 fonctions pratiques.

Les larmes de soudure sont les zones de cuivre de transition en forme de larme ou d'arc entre les pistes et les pastilles ou vias du PCB. Elles peuvent sembler insignifiantes, mais elles cachent cinq fonctions clés :

1. Renforcer la connexion :
Comme les bandes de renfort sur les coutures des vêtements, les larmes de soudure augmentent la surface de contact entre la piste et la pastille, dispersant les forces externes. Qu'il s'agisse de vibrations pendant le transport du produit, de branchements et de débranchements pendant l'utilisation, ou de la maintenance ultérieure et du retrait des connecteurs, elles empêchent la pastille et la piste de se déchirer, doublant directement la résistance mécanique.

2. Protéger les pastilles contre les « défaillances » :
Lors de multiples cycles de soudure, les pastilles subissent à plusieurs reprises des contraintes d'expansion et de contraction thermiques, ce qui entraîne facilement une déformation et un décollement ; une gravure inégale pendant la production et un mauvais alignement des vias peuvent également provoquer des fissures dans les pastilles. Les larmes de soudure agissent comme un tampon, absorbant les contraintes thermiques et réduisant ces risques de défaillance.

3. Assurer une transmission fluide du signal :
Lorsque les largeurs de la piste et de la pastille changent brusquement, les signaux sont sujets à la réflexion et à l'atténuation. La transition en douceur de la larme de soudure réduit les changements d'impédance, permettant une transmission plus fluide du signal et empêchant les « embouteillages ».

4. Améliorer le « rendement » de la production :
Les mèches de perçage ont inévitablement de légers écarts lors du perçage. La marge de cuivre supplémentaire de la larme de soudure « amortit » contre cela, empêchant la rupture de la piste due aux écarts de perçage ; elle réduit également les problèmes de sur-gravure pendant le processus de gravure, donnant aux usines une plus grande tolérance aux erreurs pendant la production.

5. Un « bonus » esthétique :
Comparées aux connexions à angle droit rigides, les larmes de soudure rendent la transition entre les pistes et les pastilles plus naturelle, améliorant l'aspect général du PCB. La carte semble plus organisée et professionnelle, et l'effet visuel est directement amélioré.

Dans ces scénarios, les larmes de soudure sont un « must », et les omettre entraînera inévitablement des problèmes.

En fonction des scénarios d'application réels, il est recommandé de donner la priorité à l'ajout de larmes de soudure dans les 4 situations suivantes afin de réduire considérablement le risque de défaillance du produit :

1. Environnements soumis à de fortes contraintes mécaniques : Ajout obligatoire
Les produits tels que l'électronique automobile, les contrôleurs industriels et les interfaces de connecteurs fréquemment branchés/débranchés sont soumis à des vibrations, à des chocs ou à des branchements/débranchements fréquents. La connexion entre les pistes et les pastilles est un « point faible » où les contraintes sont concentrées. Il est recommandé de choisir des larmes de soudure arrondies ou en forme de « bonhomme de neige », qui peuvent efficacement disperser les contraintes et prévenir les défaillances par fracture pendant l'utilisation.

2. Scénarios de signaux haute fréquence/haute vitesse : Ajouter avec prudence
Les circuits haute fréquence et haute vitesse tels que les modules de communication 5G et les interfaces mémoire haute vitesse ont des exigences extrêmement élevées en matière d'intégrité du signal. Les larmes de soudure ne doivent pas être ajoutées aveuglément ; il faut privilégier les larmes de soudure lisses et incurvées, et l'adaptation d'impédance doit être vérifiée par simulation pour éviter la distorsion du signal causée par les larmes de soudure.

3. PCB haute densité : Ajout sélectif
Les cartes haute densité telles que les cartes mères de téléphones portables et les appareils portables ont un espace de routage extrêmement limité. L'ajout de larmes de soudure sur l'ensemble de la carte occupera un espace supplémentaire et affectera la densité de routage. Il est recommandé de les ajouter uniquement aux pastilles et vias critiques, et de les omettre dans les zones non critiques afin d'équilibrer la fiabilité et l'efficacité du routage.

4. Scénarios d'optimisation de la production de masse : Ajuster selon les besoins
Pour les produits électroniques grand public à faible coût, si les capacités de traitement du fabricant de PCB sont moyennes (par exemple, faible précision de perçage), la zone de couverture des larmes de soudure peut être augmentée de manière appropriée pour compenser les lacunes du processus et améliorer le rendement de la production de masse ; si le processus du fabricant est mature, la taille conventionnelle peut être utilisée pour éviter de gaspiller de l'espace.

Ajouter des larmes de soudure à ces 3 endroits équivaut à... Ajouter des larmes de soudure : Procéder avec prudence !

Tous les scénarios ne sont pas adaptés à l'ajout de larmes de soudure. Les ajouter aveuglément dans les situations suivantes ne fera que nuire :

1. Zones sensibles à l'impédance :
Pour les zones avec des exigences d'impédance extrêmement élevées, telles que les antennes et les paires différentielles, la vérification de l'impédance doit être effectuée avant d'ajouter des larmes de soudure. Si les larmes de soudure provoquent une inadéquation d'impédance, cela affectera directement les performances du produit, ce qui le rendra pire que de ne pas les ajouter du tout.

2. Cartes ultra-haute densité :
Pour les produits tels que les capteurs miniatures et les cartes mères de téléphones portables extrêmement compactes, où la densité du câblage est déjà maximisée, les larmes de soudure comprimeront davantage l'espace de routage, ce qui pourrait entraîner des difficultés de routage ou même des risques de court-circuit. Une évaluation minutieuse est requise avant de décider de les ajouter ou non.

3. Circuits de faible complexité :
Pour les cartes de contrôle simples et l'électronique grand public ordinaire, qui ont des exigences moins élevées en matière de résistance mécanique et d'intégrité du signal, les avantages de l'ajout de larmes de soudure sont limités, et cela ne fera qu'augmenter le temps de conception. Pour simplifier le processus et améliorer l'efficacité, la conception des larmes de soudure peut être omise.

Résumé : Le principe de base des larmes de soudure est « s'adapter selon les besoins ».

Les larmes de soudure PCB sont essentiellement une conception d'optimisation « cerise sur le gâteau », et non un élément essentiel qui détermine la fonction du circuit. Elles ne sont ni une « panacée » ni un « élément superflu » :

• Lors de la recherche de la fiabilité et de la gestion d'environnements complexes, elles sont un « bouclier de protection » pour réduire les risques ;
• Face au routage haute densité et aux signaux haute fréquence/haute vitesse, elles sont un « détail » qui nécessite un contrôle minutieux ;
• Dans les circuits simples et les produits fabriqués en série avec des processus matures, elles sont une « option d'optimisation » qui peut être choisie de manière flexible.

Une excellente conception de PCB ne consiste jamais à empiler aveuglément des fonctionnalités, mais plutôt à s'adapter précisément aux besoins du produit. Maîtriser les scénarios applicables et les techniques de conception des larmes de soudure est essentiel pour trouver le meilleur équilibre entre fiabilité, performances et efficacité.