Règles de routage en électronique (PCB) — Les bases essentielles

Le routage d’un circuit imprimé (PCB) repose sur un ensemble de règles permettant d’assurer fiabilité, fabricabilité, compatibilité électrique et sécurité.
Voici un guide clair, structuré et complet, sans dépendre d’un fabricant particulier.

1. Règles de largeur des pistes

1. Largeur minimale

• Signal faible : 0,15 à 0,25 mm (6–10 mils)
• Lignes logiques rapides : 0,20–0,30 mm
• Alimentation faible courant (<500 mA) : 0,30–0,50 mm
• Alimentation moyenne (1–2 A) : 0,5–1 mm
• Forte puissance (>2 A) : ≥ 1 mm et plus (souvent 2–3 mm)

Plus la largeur est grande, plus :

• la résistance est faible,
• la chauffe diminue,
• le bruit électromagnétique baisse.

2. Espacement minimal entre les pistes (clearance)

Valeurs typiques :

• Conception standard : 0,15 à 0,25 mm
• Haute tension :
  • 50–150 V → ≥ 0,5 mm
  • 150–300 V → ≥ 1 mm

  • 300 V → 2–6 mm selon normes

Pourquoi important ?

Pour éviter :

• arcs électriques,
• courts-circuits,
• contamination par humidité.

3. Via, trous et pads

Taille des vias (trous métallisés)

• Via standard : 0,8 mm (diamètre) / 0,4 mm (perçage)
• Via petit : 0,6 mm / 0,3 mm
• Microvia (HDI) : 0,1–0,2 mm (laser)

Anneaux (annular rings)

Le cuivre autour du perçage doit être suffisant :

• Standard : 0,15–0,20 mm
• HDI : 0,10 mm

4. Plans de masse et d’alimentation (GND et VCC)

• Toujours un plan de masse complet si possible
• Éviter les zones isolées ("islands")
• Relier les masses par des vias en quantité suffisante (stitching)
• Les retours de courant doivent être courts et directs

Pourquoi ?

• réduction du bruit,
• amélioration de l’EMI,
• diminution des impédances.

5. Règles pour signaux rapides (haute fréquence)

1. Longueurs contrôlées

• USB, HDMI, Ethernet, DDR…
  Les paires différentielle doivent être :
• de même longueur,
• à distance constante,
• impédance contrôlée (ex: 90 Ω pour USB 2.0).

2. Paires différentielles

• Routées en paires symétriques
• Espacement constant sur toute la longueur
• Pas de vias inutiles
• Éviter de séparer la paire autour d’obstacles

3. Éviter boucles et discontinuités

• Pas d’angles brusques → utiliser angles à 45° ou courbes
• Pas de rupture dans le plan de masse sous une piste RF

6. Règles pour l’alimentation

• Minimiser la longueur des pistes d’alimentation
• Utiliser des plans d’alimentation plutôt que des pistes, pour réduire :
  • Résistance
  • Inductance
  • Bruit
• Ajouter des condensateurs de découplage au plus près des broches des CI

Condos de découplage :

• 0,1 µF près de chaque CI
• 10 µF en complément
• Pistes les plus courtes possibles !

7. Règles mécaniques et de fabrication

Angles

• 45° recommandés
• Éviter les angles à 90° (piègent l’acide et compliquent la fabrication)

Distances aux bords

• Garder ≥ 0,5 mm entre les pistes/vias et le bord du PCB
• Pour connecteurs → prévoir renfort et trous de fixation

Trous et pads

• Pads non trop proches du bord
• Assurer un bon "annular ring"

8. Règles de placement

1. Logique du flux

Placer les composants selon :

• le sens du signal,
• l’alimentation,
• les fonctions (zones analogiques, numériques, RF).

2. Séparer les domaines

• Puissance
• Signal faible / analogique
• Numérique
• RF / antennes

Évite les interférences.

3. Orientation

Garder les composants dans un repère cohérent :

• même orientation des IC
• faciliter le routage en lignes et colonnes

9. Règles spécifiques de masse (GND) — points essentiels

• Avoir un seul plan de masse continu si possible
• Éviter les plans fragmentés
• Relier la masse puissance à la masse logique en un point unique (star point)

10. Résumé rapide des règles de routage

Domaine	Règles
Pistes	0,15–0,5 mm selon courant
Espacement	Min 0,15 mm, plus pour haute tension
Vias	0,6–0,8 mm standard
Plans	Masse complète, alimentation large
Haute fréquence	Longueurs contrôlées, impédance, paires différentielle
Alim	Condensateurs proches, pistes courtes
Placement	Regrouper par fonction, éviter croisements
Mécanique	45°, distance au bord, pads solides

Normes IPC pour le routage des PCB

Les normes IPC sont des standards industriels définis par IPC (Association Connecting Electronics Industries) pour assurer la qualité et la fiabilité des circuits imprimés (PCB). Les règles de routage font partie des recommandations pour le design des PCB afin de minimiser les erreurs électriques et mécaniques.

1. Largeur des pistes et courant

• La largeur des pistes dépend du courant maximal qu’elles doivent transporter et de l’épaisseur du cuivre.
• Normes courantes : IPC-2221 (Règles générales de conception de PCB)
• Formule IPC pour une piste sur une couche externe :

$I = k \cdot (\Delta T)^{0.44} \cdot W^{0.725}$

où :

• $I$ = courant (A)
• $\Delta T$ = élévation de température (°C)
• $W$ = largeur de piste (mils)
• $k$ = coefficient dépendant de la couche (externes ou internes)

Exemple pratique :

• Piste 1 oz/ft², 1 mm de large → ~1,5 A sans surchauffe

2. Espacement entre les pistes

• Dépend de la tension de travail et des exigences de fabrication.
• Référence : IPC-2221A Table 6-1
• Exemples :
  • 0–30 V : 0,1 mm minimum
  • 30–60 V : 0,15 mm minimum
  • 60–150 V : 0,25 mm minimum
• Important pour éviter les arc électriques et les fuites de courant

3. Via et trou traversant

• Taille minimum recommandée selon IPC :
  • Via standard : 0,3 mm perçage + 0,15 mm annulaire
  • Microvia : ≤ 0,15 mm
• Espacement entre vias et autres éléments : généralement ≥ 0,2 mm

Astuce IPC : Toujours prévoir un annulaire suffisant autour du via pour éviter des problèmes de soudure

4. Angles de routage

• IPC déconseille les angles aigus (< 90°) pour les pistes car ils favorisent :
  • Accumulation de résine lors de la gravure
  • Concentration de tension électrique
• Préférence : angles 45° pour le routage

5. Longueur et égalisation des signaux

• Pour les signaux différentiel ou haute vitesse :
  • Longueurs des traces doivent être équilibrées pour éviter les délais et la diaphonie
  • Espacement constant et contrôle de l’impédance
• Référence : IPC-2141 / IPC-2221 pour les signaux à haute fréquence

6. Plan de masse et découplage

• Toujours utiliser un plan de masse continu pour réduire les interférences EMI
• Routage des pistes sensibles :
  • Garder proche du plan de masse
  • Minimiser les boucles de courant

7. Règles de fabrication (DFM)

• Respecter les tolérances des fabricants :
  • Largeur de piste minimum : 0,1 mm
  • Espacement minimum : 0,1 mm
  • Taille des pads selon composants
• Normes : IPC-2221, IPC-6012 (qualité de fabrication PCB)

8. Résumé rapide

Aspect	Recommandation IPC
Largeur des pistes	Selon courant, formule IPC-2221
Espacement	Selon tension, Table 6-1 IPC-2221A
Angles de pistes	45° recommandé
Vias	≥ 0,3 mm perçage standard
Plan de masse	Toujours continu
Signaux haute vitesse	Longueurs égalisées, impédance contrôlée
Fabricabilité (DFM)	Largeur ≥ 0,1 mm, espacement ≥ 0,1 mm