Comme défini dans le document officiel de l’AFNOR SPEC 2212, les Classes de Routage ou Routing Classes (RC) sont des règles de conception permettant le routage de circuits imprimés. Nous avons vu précédemment que ce concept est adapté de l’ancienne norme NF C93-713.

Il existe 10 classes de routage présentées dans l’AFNOR SPEC 2212, numérotées de RC1 à RC10. Plus le nombre de la classe de routage est élevée, plus le circuit imprimé peut être dense.

RC10 est donc la classe de routage avec la densité la plus élevée. Il est important de noter qu’à l’heure actuelle, cette classe est donnée à titre de prospective. Il sera donc impératif de faire valider cette classe auprès de votre fabricant de circuits imprimés en amont de votre projet.

Les substrats organiques pour semi-conducteurs ou SIP (System In Package) demandant des isolations/largeurs de pistes au-delà de la classe 10 ne sont pas considérés dans ce document.

Pourquoi classifier les circuits imprimés suivant leur densité ?

La densification du circuit imprimé n’est pas sans conséquence. Réduire la taille des pistes, réduire les isolations, utiliser des vias enterrés, des microvias…, tous ces changements accroissent les difficultés pour les fabricants à concevoir le circuit imprimé. Cela entraîne plus de rebuts, l'utilisation de machines plus coûteuses, davantage d'étapes lors de la conception, des contrôles accrus et une multitude d’autres contraintes.

Grâce à cette classification, les concepteurs sont maintenant en mesure d'évaluer la complexité de la fabrication de leur circuit imprimé, ce qui leur offre la possibilité de réduire les coûts et les risques en choisissant la classe de routage la plus faible possible et en ajustant les paramètres de routage lorsque cela est possible.

Pourquoi augmenter la classe de routage ?

Le choix de vos composants :

Le premier paramètre qui vous impose d’augmenter la classe de routage est souvent défini par le boîtier du composant le plus contraignant sur votre carte. L’entraxe entre les pins est une donnée que vous ne pouvez pas modifier sans vous imposer de changer la référence de votre composant. Que ce soit pour le dessin des pastilles d’accueil de votre empreinte, ou pour sortir les pistes de votre composant, plus le pas (pitch) de votre composant sera fin (entraxe entre les deux pins les plus proches), plus la classe de routage sera élevée.

Le choix de la technologie de votre circuit électronique :

Le choix du stackup (structure, empilage des couches) influence directement la densité de votre circuit imprimé.

• Les signaux adaptés qui sont en relation directe avec le stackup peuvent avoir des largeurs ou des isolations qui imposent une densité plus élevée et donc une classe de routage élevée.
• Le choix des vias influe également sur la densité, mais aussi directement sur les difficultés à fabriquer le circuit électronique.

La place sur votre circuit imprimé :

Si la place manque sur votre circuit imprimé et que le routage est bloqué, augmenter la classe de routage peut être une solution. Des pistes plus fines, des vias plus petits ainsi que des isolations plus fines permettent de faciliter le routage dans les zones très denses.

Comment choisir la classe du routage ?

Pour choisir efficacement la classe du routage de son circuit imprimé, il faut commencer par identifier les éléments les plus contraignants qui ne sont pas modifiables.

Il est donc souvent judicieux de commencer la sélection de votre classe de routage par rapport à vos composants.

Pour cela, l’AFNOR SPEC 2212 fournit un tableau où sont catégorisés les composants par type, puis par leurs “Pas” (aussi nommés “pitch” désignant l’entraxe entre les pins).

Repérez les types de composants et leurs “pas” qui sont présents dans votre projet dans le tableau ci-dessous. Repérez ensuite les “V” associés qui vous indiqueront les classes de routage compatibles à appliquer à votre circuit imprimé.

Par exemple, dans le cas d’un BGA au pas de 0,8 mm, le tableau nous indique d’utiliser une classe RC6 ou RC7.

Attention à la compatibilité des composants !

Saviez-vous que la présence d’un BGA de 1.0 mm n’est pas compatible (préconisé) avec un BGA de 0.4 mm. Beaucoup de facteurs entrent en jeu, que ce soit au niveau des tolérances de gravure PCB ou bien liés à l’apport de pâtes à braser (épaisseur de l’écran différente par zone).

Vous avez identifié des composants incompatibles ? Plusieurs solutions s’offrent à vous :

• Changer de composants avec une référence équivalente, mais avec un pas différent.
• Anticiper et contactez votre fabricant de circuit imprimé et/ou de votre EMS pour l’assemblage de vos cartes afin de valider la faisabilité. Attention, cette solution vous contraindra sur le nombre de fabricants / EMS pouvant réaliser votre carte et vous sortira de la classification de l’AFNOR SPEC 2212.

Une fois la classe de routage identifiée, mémorisez la et regardez le tableau ci-dessous.

Celui-ci permet de choisir la classe de routage en fonction du type de via/structure qui compose votre circuit imprimé.

Repérez les types de via/structure présents dans votre projet dans ce tableau et repérez ensuite la classe de routage associée. En cas de plusieurs types de via/structure présents sur votre circuit imprimé, il est important de sélectionner le type le plus contraignant, et donc la classe de routage la plus élevée.

Par exemple, dans le cas de la présence d’un microvia non rempli de cuivre, préférez la classe de routage RC6. Si votre circuit imprimé comporte également des microvias empilés, vous ne pourrez plus utiliser la classe RC6. Il faudra au minimum utiliser la classe de routage RC7.

Type de via/structure		Classes de Routage
		Structure des circuits et Classes de Routages La structure du circuit imprimé et les types de vias nécessaires sont liés à la nature souvent matricielle des empreintes des composants. L’utilisation de structures de circuits complexes comprenant des microvias empilés ou non peut être nécessaire pour certains composants BGA en fonction de la taille de la matrice et du pitch. Pour l’ensemble des classes de routage, il est important d’avoir des structures symétriques : nature, position et épaisseurs des couches isolantes et conductrices. Le tableau suivant permet d’identifier la RC à utiliser en fonction des types de vias/structure du circuit. Les cases marquées entre parenthèse (✓) indiquent des structures de vias possibles mais comportant des contraintes importantes sur les paramètres des conducteurs en couches externes.
RC1	RC2	RC3	RC4	RC5	RC6	RC7	RC8	RC9	RC10
A	Via/trou métallisé traversant								()
Les cases marquées entre parenthèse () indiquent des structures de vias possibles mais comportant des contraintes importantes sur les paramètres des conducteurs en couches externes.
A’	Via métallisé traversant rempli résine et recouvert cuivre							()
Les cases marquées entre parenthèse () indiquent des structures de vias possibles mais comportant des contraintes importantes sur les paramètres des conducteurs en couches externes.
B	Via mécanique borgne (circuit séquentiel)							()
Les cases marquées entre parenthèse () indiquent des structures de vias possibles mais comportant des contraintes importantes sur les paramètres des conducteurs en couches externes.
C	Microvia non rempli cuivre
D	Via mécanique enterré
D’	Via mécanique enterré rempli résine et recouvert
E	Microvia rempli cuivre (nota 1)
Nota 1 : Suivant les exigences d’assemblage, le microvia est rempli cuivre en couche externe pour réaliser du microvia-in-pad.
F	Microvias empilés (nota 2)
Nota 2 : Le microvia du niveau inférieur doit être rempli cuivre. Il existe des technologies alternatives non prises en considération dans ce document.
G	Microvias empilés sur via enterré (nota 3)
Nota 3 : Le via enterré doit être rempli résine et recouvert cuivre.

Les cases marquées entre parenthèses (V) indiquent des structures de vias possibles mais comportant des contraintes importantes sur les paramètres des conducteurs en couches externes.

Lorsque vous aurez obtenu la classe de routage dans les deux tableaux, il faudra comparer ces deux valeurs et sélectionner la valeur la plus contraignante.

Comme pour le tableau par type de composants, il vous faudra vérifier les compatibilités à l’intérieur du tableau mais aussi entre les deux tableaux.

D’autres contraintes peuvent faire augmenter la classe de votre circuit imprimé, comme la place disponible pour le routage que nous avons détaillée précédemment. Aucun tableau ne pouvant répertorier ces contraintes, il vous faudra utiliser votre expérience ou faire une analyse afin d’anticiper et de déterminer la classe de routage liée à ces autres contraintes. Heureusement, un outil est disponible sur ce site pour faciliter ce choix. Je vous en parle à la fin de ce chapitre.

Adaptez et améliorez le résultat :

Analysez les contraintes qui vous ont mené à la sélection de votre classe de routage puis localisez ces contraintes sur votre circuit imprimé. Si ces contraintes ne sont pas présentes sur l’ensemble de la carte, il est possible et préférable de réduire la classe de routage dans les zones qui le permettent.

Cela aura pour conséquence de réduire la complexité de la fabrication de votre circuit imprimé.

Dans certains logiciels de routage, il est possible de créer des zones de contraintes différentes de celles présentes sur l’ensemble de la carte. Utilisez cette option au maximum pour augmenter la fabricabilité de votre circuit imprimé.

Il est essentiel de noter que l'utilisation d'une valeur appartenant à une classe de routage plus élevée que le reste de la carte, même de manière locale, aura pour effet de classer l'ensemble du circuit imprimé dans cette classe.

Facilitez et sécurisez votre choix.

Nous venons de le voir, le choix de la classe est primordial pour sécuriser la fabrication de votre PCB et anticiper les problèmes. Cependant, le nombre de paramètres à prendre en compte peut faire peur et vous amener à choisir la mauvaise classe. C’est pourquoi je vous invite à utiliser l’outil “Choisir sa classe de routage” qui vous permettra de sélectionner facilement votre classe. Des alertes sont paramétrées pour vous indiquer les incompatibilités et des dessins dynamiques vous permettront d’anticiper le nombre de pistes que vous allez pouvoir passer entre vos vias, pins… et ainsi mieux anticiper vos besoins.