Meilleures Pratiques de Routage PCB : 25 Règles Essentielles pour des Conceptions Professionnelles (2025)

Règle 1 : Placer d'abord les composants critiques

Commencez par les composants qui ont des positions fixes ou des exigences strictes :

1. Connecteurs et trous de montage - Ils définissent les bords de votre carte et les contraintes mécaniques
2. Circuits intégrés à grand nombre de broches - Processeurs, FPGA et microcontrôleurs forment l'épine dorsale du routage
3. Composants d'alimentation - Régulateurs, inductances et condensateurs de découplage nécessitent des zones thermiques/EMI spécifiques
4. Composants RF/antenne - Les zones d'exclusion et les exigences d'impédance dictent le placement

Placez les processeurs à grand nombre de broches au centre de la carte - cela minimise la longueur moyenne des pistes et réduit le nombre de vias. Un MCU placé au centre peut réduire la longueur totale du routage de 20 à 30% par rapport à un placement en bordure.

Règle 2 : Regrouper les composants liés ensemble

Les composants qui fonctionnent ensemble doivent être placés ensemble. Ce principe s'applique à :

• Blocs fonctionnels - Gardez tous les composants d'alimentation dans une seule zone
• Chaînes de signal - De l'entrée à la sortie, le flux doit être logique sur la carte
• Condensateurs de découplage - Placer à moins de 3mm de leurs broches d'alimentation IC associées

Règle 3 : Séparer les sections analogiques et numériques

Le bruit de commutation numérique peut corrompre les signaux analogiques sensibles. Implémentez une séparation physique :

• Placez les composants analogiques d'un côté de la carte, les numériques de l'autre
• Maintenez au moins 20 mils (0.5mm) de séparation entre les pistes analogiques et numériques
• Routez les signaux analogiques loin des lignes d'horloge et des alimentations à découpage
• Utilisez des pistes de garde ou des plans de masse entre les sections sensibles

Si un croisement est inévitable, croisez les pistes analogiques et numériques à angle de 90 degrés pour minimiser le couplage.

Règle 4 : Orienter les composants de manière cohérente

Une orientation cohérente accélère l'assemblage et réduit les erreurs :

• Composants polarisés - Toutes les diodes pointent dans la même direction, tous les condensateurs électrolytiques ont le + orienté de la même manière
• Circuits intégrés - Orientation de la broche 1 cohérente (tous au nord, ou tous à l'ouest)
• Résistances/Condensateurs - Même rotation pour les valeurs similaires

Cette cohérence aide les machines de pick-and-place à fonctionner efficacement et facilite l'inspection visuelle pendant l'assemblage.

Règle 5 : Placer les composants SMD sur un seul côté

Pour un assemblage rentable, placez tous les composants SMD sur le dessus de la carte. Cela réduit l'assemblage de deux passages de refusion à un seul, économisant généralement 30 à 40% sur les coûts d'assemblage.

Si vous devez utiliser les deux côtés :

• Placez les composants plus grands et plus lourds en dessous (ils restent en place pendant la refusion du dessus)
• Gardez les composants traversants sur le dessus pour la soudure à la vague
• Tenez compte des zones d'exclusion où les composants du dessous affectent le placement du dessus

Règle 6 : Garder les pistes courtes et directes

Chaque millimètre de longueur de piste ajoute de l'inductance, de la résistance et un potentiel de captation de bruit. Priorisez les pistes courtes pour :

• Signaux haute vitesse - USB, horloges SPI et lignes de données de moins de 15cm (6 pouces)
• Signaux analogiques - Surtout les nœuds à haute impédance sensibles au bruit
• Pistes d'alimentation - Minimiser la chute de tension vers les circuits intégrés sensibles

Si une piste doit être longue, considérez si une transition via vers une couche interne avec une meilleure référence de masse a du sens.

Règle 7 : Utiliser des angles de 45 degrés (jamais 90 degrés)

Les angles aigus de 90 degrés causent des problèmes :

• Agissent comme des antennes, rayonnant des EMI
• Créent des discontinuités d'impédance dans les signaux haute vitesse
• Peuvent piéger le produit de gravure pendant la fabrication, causant des problèmes de fiabilité

Utilisez toujours deux virages de 45 degrés au lieu d'un seul coin de 90 degrés. Pour les signaux haute vitesse, les pistes courbes sont encore meilleures car elles fournissent la transition d'impédance la plus douce.

Règle 8 : Alterner le routage horizontal et vertical entre les couches

C'est la "règle de routage orthogonal" - l'un des principes les plus importants pour les cartes multicouches :

• Routez les pistes horizontales sur une couche, verticales sur la couche adjacente
• Cela élimine la diaphonie inductive entre les couches
• Rend le routage plus prévisible et organisé

Pour une carte 4 couches (Signal-GND-Power-Signal), routez horizontalement sur la couche 1 et verticalement sur la couche 4 (ou vice versa).

Règle 9 : Dimensionner les pistes pour la capacité de courant

La largeur de piste doit correspondre aux exigences de courant. En utilisant les normes IPC-2152 :

En cas de doute, utilisez des pistes plus larges pour l'alimentation. Une piste de 40 mil (1mm) pour l'alimentation et la masse est une valeur par défaut sûre pour la plupart des conceptions.

Règle 10 : Maintenir des largeurs de piste cohérentes dans un réseau

Changer la largeur de piste en cours de route provoque des discontinuités d'impédance. Cela compte surtout pour :

• Signaux haute vitesse - Les changements de largeur causent des réflexions
• Pistes RF - Même de petites variations affectent l'adaptation d'impédance

Si vous devez changer de largeur (comme rétrécir pour atteindre un circuit intégré à pas fin), rendez la transition progressive avec un cône, pas un saut brusque.

Règle 11 : Utiliser des plans de masse solides

Un plan de masse continu est votre meilleur ami en conception de PCB :

• Fournit un chemin de retour à faible impédance pour tous les signaux
• Agit comme un blindage entre les couches de signal
• Améliore la distribution thermique
• Simplifie le routage des condensateurs de découplage

Pour les cartes 4 couches, l'empilement recommandé est :

1. Couche 1 : Signaux (routage horizontal)
2. Couche 2 : Plan de masse (continu)
3. Couche 3 : Plan d'alimentation
4. Couche 4 : Signaux (routage vertical)

Règle 12 : Placer correctement les condensateurs de découplage

Les condensateurs de découplage ne sont efficaces que s'ils sont placés correctement :

• Emplacement : À moins de 3mm des broches d'alimentation du circuit intégré (plus près est mieux)
• Connexion : L'alimentation doit circuler VERS le condensateur AVANT la broche du circuit intégré
• Placement des vias : Les vias immédiatement adjacents aux pads du condensateur minimisent l'inductance de boucle

Utilisez une approche de condensateur à plusieurs niveaux pour les circuits intégrés numériques :

• 100nF céramique - Un par broche d'alimentation, placé le plus près
• 10uF céramique - Un par circuit intégré, à proximité
• 100uF en vrac - Un par section de carte, pour le courant transitoire

Règle 13 : Ne jamais router de signaux au-dessus de plans divisés

Lorsqu'un signal traverse un espace dans le plan de référence :

• Le courant de retour doit contourner l'espace, créant une grande boucle
• La boucle agit comme une antenne, rayonnant des EMI
• L'intégrité du signal se dégrade en raison de l'inductance accrue

Si vous devez diviser les plans (pour des masses analogiques/numériques séparées), pontez l'espace avec des condensateurs aux points de croisement, ou routez ces signaux sur une couche différente avec un plan de référence continu.

Règle 14 : Utiliser des pistes d'alimentation larges

Les pistes d'alimentation et de masse doivent être nettement plus larges que les pistes de signal :

• Minimum recommandé : 40 mils (1mm) pour un courant modéré
• Courant élevé (5-10A) : 100 mils (2.5mm) ou utiliser des remplissages de polygone
• Règle générale : Pistes d'alimentation 2 à 4 fois plus larges que les pistes de signal

Les pistes larges réduisent la résistance (chute de tension plus faible) et l'inductance (meilleure réponse transitoire).

Règle 15 : Implémenter une mise à la masse en étoile pour les signaux mixtes

Pour les cartes avec des circuits à la fois analogiques et numériques :

• Gardez les plans de masse analogique et numérique séparés
• Connectez-les en un seul point près de l'entrée d'alimentation (point étoile)
• Cela empêche le bruit de commutation numérique de circuler dans la masse analogique

Le point étoile doit être là où la masse de l'alimentation se connecte à la carte. Tous les courants de retour circulent alors directement vers ce point plutôt qu'à travers d'autres circuits.

Règle 16 : Contrôler l'impédance pour les signaux haute vitesse

Les interfaces haute vitesse ont des exigences d'impédance spécifiques :

L'impédance est contrôlée par la largeur de piste, l'espacement et la distance au plan de référence. Utilisez le calculateur d'empilement de votre fabricant de PCB ou des outils comme Saturn PCB toolkit.

Règle 17 : Faire correspondre la longueur des paires différentielles

Les paires différentielles doivent être appariées en longueur pour maintenir la synchronisation du signal :

• USB : Correspondre à moins de 5 mils (0.127mm), décalage inférieur à 400ps
• HDMI : Correspondre à moins de 3mm entre les paires TMDS
• Ethernet : Correspondre à moins de 50 mils (1.27mm) par paire

Maintenez également un espacement cohérent entre les deux pistes d'une paire. L'espacement typique est de 5 à 10 mils pour un couplage serré.

Règle 18 : Prévenir la diaphonie avec la règle 3W

La diaphonie se produit lorsque les signaux sur des pistes adjacentes interfèrent les uns avec les autres. La règle 3W stipule :

L'espacement centre à centre entre les pistes doit être au moins 3 fois la largeur de la piste.

Par exemple, si votre piste fait 10 mils de large, espacez les pistes d'au moins 30 mils centre à centre (20 mils bord à bord). Pour les signaux critiques, utilisez la règle 5W pour une isolation encore meilleure.

Règle 19 : Minimiser les transitions via pour les signaux haute vitesse

Les vias ajoutent de l'inductance et créent des discontinuités d'impédance. Pour les signaux haute vitesse :

• Limitez les transitions de couche à 2 ou moins par signal
• Placez des vias de masse adjacents aux vias de signal (couture de via)
• Utilisez des vias plus petits (perçage de 8 mil) pour moins d'inductance
• Pour les paires différentielles, utilisez des structures de via identiques pour les deux pistes

Chaque via ajoute environ 0.5-1nH d'inductance. À hautes fréquences, cela crée des réflexions qui dégradent la qualité du signal.

Règle 20 : Utiliser des vias thermiques sous les composants d'alimentation

Les vias thermiques transfèrent la chaleur des composants chauds vers les couches de cuivre internes pour dissipation :

• Taille du via : 0.3mm (12 mil) de diamètre est typique
• Espacement : Motif de grille de 1.2mm sous les pads thermiques
• Quantité : Plus de vias = résistance thermique plus faible
• Remplissage : Rempli de cuivre ou époxy conducteur pour de meilleurs résultats

Les vias thermiques peuvent réduire les températures des composants de 10 à 15 degrés C, prolongeant considérablement la durée de vie des composants.

Règle 21 : Ajouter des remplissages de cuivre pour la dissipation de chaleur

Le cuivre a une excellente conductivité thermique (400 W/m-K). Utilisez des remplissages de cuivre pour diffuser la chaleur :

• Connectez les pads exposés des composants d'alimentation à de grandes zones de cuivre
• Évitez d'interrompre les remplissages de cuivre avec des pistes qui traversent le chemin thermique
• Utilisez du cuivre 2oz pour les conceptions haute puissance (vs 1oz standard)
• Ajoutez une couture de via dans tous les remplissages pour se connecter aux couches internes

Lors de l'utilisation de remplissages de cuivre, n'oubliez pas la couture de via - sans elle, le remplissage crée des îlots de cuivre isolés qui peuvent en fait augmenter les EMI.

Règle 22 : Espacer les composants générateurs de chaleur

Prévenez l'interaction thermique entre les composants chauds :

• Espacez les MOSFET de puissance d'au moins 5mm
• Gardez les régulateurs de tension éloignés des composants sensibles à la température (cristaux, résistances de précision)
• Positionnez les inductances (qui génèrent des champs magnétiques et de la chaleur) loin des circuits analogiques sensibles
• Laissez de l'espace pour les dissipateurs thermiques si nécessaire

Règle 23 : Suivre les spécifications minimales du fabricant

Chaque fabricant de PCB a des capacités minimales. Pour le processus standard JLCPCB :

L'utilisation de valeurs recommandées au lieu de minimums améliore le rendement et réduit les coûts. Les conceptions aux spécifications minimales entraînent souvent des frais supplémentaires ou des taux de rejet plus élevés.

Règle 24 : Ajouter des marquages de sérigraphie appropriés

Une bonne sérigraphie accélère l'assemblage et aide au débogage :

• Désignateurs de référence : Placer près des composants, lisibles depuis une ou deux directions
• Marqueurs de polarité : Points de broche 1, symboles +, bandes de cathode de diode
• Informations sur la carte : Nom, version, date pour le suivi des révisions
• Hauteur de texte minimale : 0.8mm (32 mil) pour la lisibilité
• Largeur de ligne minimale : 0.15mm (6 mil)

Règle 25 : Inclure des fiduciaires et des points de test

Ces caractéristiques sont essentielles pour l'assemblage automatisé et les tests :

Fiduciaires (pour l'alignement pick-and-place) :

• Au moins 3 fiduciaires globaux en motif en L
• Cercle de cuivre de 1mm de diamètre avec ouverture de masque de soudure de 2mm
• Placer dans les coins opposés de la carte

Points de test (pour le débogage et les tests de production) :

• 1mm de diamètre minimum pour l'accès à la sonde
• Inclure sur les rails d'alimentation critiques, les bus de communication et les signaux de réinitialisation
• Espacer d'au moins 2.5mm pour les montages à lit de clous