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La chroniqueuse Kelly Dack a eu un assez large éventail d'expériences. En tant que concepteur de circuits imprimés, il a travaillé derrière le bureau d'une entreprise NPI, d'un OEM, d'un fabricant et maintenant d'un fournisseur EMS. Nous lui avons demandé de partager quelques réflexions sur le processus de sélection des matériaux et comment il pourrait être amélioré.

Kelly explique également comment les concepteurs de circuits imprimés trop zélés compliquent trop les choses en sur-spécifiant leurs matériaux, ce qui crée de la confusion une fois que la carte passe à la production en volume à l'étranger. Êtes-vous trop contraignant dans vos choix de matériaux ?

Andy Shaughnessy : Kelly, quel est votre processus de sélection des matériaux ? Expliquez-nous.

Kelly Dack : Bien sûr. En fait, j'ai écrit une directive pour nos clients qui explique le processus de sélection des matériaux. Comme mentionné, la sur-spécification dans le domaine EMS est endémique et problématique du point de vue de la mise à l'échelle des produits en volume à l'étranger. Ce guide contient une section sur les matériaux stratifiés qui comprend une spécification de matériau simple et éprouvée. Il est écrit : "Matériaux : verre feuilleté en résine époxy de type série FR-4 ou équivalent selon IPC-4101 avec une Tg supérieure ou égale à xxx." C'est un nombre que nous pouvons modifier. On dit par exemple 170°C, et une température Td (temps de délamination) supérieure à 3XX°C. Ce sont tous des nombres mobiles que les concepteurs peuvent modifier.

C'est ainsi que nous spécifions nos matériaux stratifiés pour les cartes de circuits imprimés, à moins que les critères de performance n'exigent d'aller plus loin et d'être plus spécifiques, par exemple, des contraintes d'intégrité du signal hautes performances, un contrôle d'impédance ou des matériaux exotiques. Mais sinon, les stratifiés FR-4 couvrent 85 à 95 % des exigences de conception de nos clients.

Shaughnessy : Où les concepteurs vont-ils généralement pour trouver ces informations ? Quels documents ou lignes directrices doivent-ils utiliser ?

Souvent: De nombreux designers utilisent le modèle de documentation de leur entreprise ou vont voir leurs aînés et apprennent grâce aux connaissances qui ont été transmises. Je viens de parcourir un tas de conceptions et de dessins de fabrication de nos clients, et j'ai trouvé de nombreux exemples de spécifications de matériaux client. Beaucoup d'entre eux appellent un numéro de barre oblique IPC-4101 spécifique, et c'est généralement le même numéro de barre oblique à chaque fois. C'est soit 4101/26 ou /21.

Shaughnessy : IPC a déclaré que les feuilles de slash n'étaient jamais destinées à être utilisées par les concepteurs; ils sont principalement un moyen pour les services d'achat et de marketing des fournisseurs de PCB de communiquer avec les acheteurs.

Souvent: Je suis heureux d'entendre cette confirmation car c'était aussi ma compréhension. Tout cela provenait de la spécification MIL-S-13949 à l'époque des spécifications militaires, dont la plupart ont été remplacées par les normes IPC. Mais nous voyons certaines conceptions de nos clients spécifier des stratifiés en utilisant des nombres de barres obliques et j'ai l'impression que c'est uniquement à cause des connaissances tribales. Si vous regardez la plupart des modèles, ils semblent être basiques, ne nécessitant pas vraiment de matériau spécifique. La carte fonctionnerait bien avec un stratifié verre-époxy générique car elle n'a pas de contrôle d'impédance ni de critères de performance. Nous imprimons et gravons du cuivre dessus, créons un circuit et cela déplace les électrons.

Ce n'est généralement que lorsque nous entrons dans la conception à très haute vitesse dans la gamme des gigahertz que nous devons commencer à penser aux tangentes de perte et aux permittivités. Voici le défi : combien contraignez-vous ? Si vous construisez votre conception de PCB dans le magasin de prototypes local, qui construira une carte comme vous le souhaitez, tout le monde semble gros et heureux. Mais quand on veut construire 1 million de planches, il faut introduire une contrainte de faible coût car on ne peut pas payer 1 000 $ la planche et faire du profit. Vous évoluez en fonction du volume pour réaliser des économies. Pour réaliser des économies maximales, cela a toujours été fait à l'étranger. Mais les concepteurs doivent se rendre compte que les fournisseurs étrangers n'ont pas accès à tous les matériaux et capacités dont disposent les entreprises américaines de prototypes. La sur-spécification des matériaux stratifiés par composition, caractéristiques de performance ou source de marque crée une situation de commande terrible, mais évitable, mettant les devis en attente chaque jour. Le simple fait est que cela oblige nos fournisseurs offshore de PCB à demander et à obtenir l'approbation des substitutions de matériaux avant de pouvoir procéder.

Pour lire l'intégralité de cette conversation, parue dans le numéro de mai 2023 du magazine Design007, cliquez ici.