Guide de sélection des entretoises et des supports pour circuits imprimés

Une entretoise pour circuit imprimé est un petit pilier, généralement fileté, qui surélève une carte de circuit imprimé par rapport à une surface ou à une autre carte. Elle assure un support mécanique, un dégagement suffisant et souvent une connexion électrique à la masse. C'est l'un des composants les plus souvent négligés lors de la conception, pourtant un matériau, un filetage ou un type inadapté peut entraîner des courts-circuits, des cartes mal fixées et des difficultés d'assemblage. Ce guide explique la différence entre une entretoise et une cale, comment choisir le matériau et le filetage, les principaux types et configurations, et comment concevoir le trou de fixation pour un fonctionnement fiable.

Entretoises vs entretoises : quelle est la différence ?

Ces deux termes sont souvent utilisés de manière imprécise, mais ils désignent des pièces différentes, et cette distinction est importante lorsqu'il s'agit de spécifier du matériel.

• Une impasse Il est généralement fileté, intérieurement, extérieurement ou les deux, permettant ainsi la fixation directe d'une vis ou d'un autre élément de fixation. Il sert à la fois à séparer les pièces et de point de fixation.
• Une entretoise Il s'agit d'un manchon ou d'un tube non fileté. Une vis le traverse entièrement pour se visser dans un trou fileté ou un écrou situé de l'autre côté ; l'entretoise sert uniquement à régler l'écart.

En pratique, une entretoise filetée offre un montage plus propre et plus sûr car elle fournit son propre point de fixation, tandis qu'une entretoise classique est plus simple et moins coûteuse lorsqu'une longue vis traversante assure déjà la fixation. Choisissez en fonction du mode d'assemblage des différents éléments, puis sélectionnez le matériau et le filetage appropriés.

Matériaux et quand utiliser chaque

Le choix du matériau est primordial car il détermine si l'entretoise est isolante ou conductrice, sa résistance et sa capacité à dissiper la chaleur. Le tableau récapitule les options courantes.

La règle simple

Si l'entretoise se trouve à proximité de pistes ou de pastilles et que vous ne souhaitez pas de connexion électrique, utilisez du nylon, matériau isolant par défaut qui prévient les courts-circuits accidentels. Utilisez une entretoise métallique lorsque vous souhaitez relier la carte au châssis, dissiper la chaleur ou supporter une charge mécanique. Le laiton est le matériau conducteur couramment utilisé ; l'aluminium offre un chemin thermique ; l'acier et l'inox apportent robustesse et durabilité. Pour les cartes soumises à de fortes contraintes thermiques, les entretoises conductrices font partie d'une stratégie de gestion thermique plus globale qui prend également en compte le substrat, comme dans le cas des assemblages à noyau métallique.

Tailles et normes de filetage

Le filetage doit correspondre à la vis et à toute entretoise correspondante, il est donc important de veiller à ce qu'il soit parfaitement adapté.

La vis M3 est le choix judicieux par défaut pour la plupart des cartes : largement disponible, suffisamment résistante pour les charges courantes et compatible avec une vaste gamme de vis et d'entretoises. Optez pour une vis M2 ou M2.5 pour les petites cartes ou celles à forte densité de composants, et passez à une vis M4 ou M5 pour les assemblages lourds. Si votre projet utilise les dimensions impériales, les tailles #4-40 et #6-32 sont équivalentes. Quel que soit votre choix, veillez à utiliser la même taille de vis pour l'ensemble de l'assemblage afin qu'un seul tournevis et une seule taille de vis conviennent à toute la construction.

Types et configurations

Outre le matériau et le fil, les entretoises se déclinent en plusieurs formes et configurations d'extrémité.

Forme et extrémités

• Corps hexagonal vs corps rondLes corps hexagonaux permettent une prise en main avec une clé pour le serrage ; les corps ronds sont moins encombrants.
• Homme Femme: un goujon fileté à une extrémité, un trou fileté à l'autre, idéal pour l'empilage.
• Femme-femme: des trous taraudés aux deux extrémités, fixés par des vis de chaque côté.
• Homme-homme: des goujons aux deux extrémités, fixés par des écrous.

Styles de montage

• Enclenchement / à pression Les entretoises s'insèrent dans un trou sans outils, ce qui est courant pour un montage rapide.
• Auto-serrant Les entretoises s'enfoncent de façon permanente dans la carte ou le châssis pour une fixation captive.
• Verrouillable Ces caractéristiques empêchent le desserrage sous l'effet des vibrations.
• Entretoises à montage en surface (CMS) sont placées et refondues avec les autres composants CMS, de sorte que les éléments de montage sont ajoutés pendant Assemblage de PCB plutôt que comme une étape distincte.

Adaptez la configuration à l'empilement des cartes et à la fabrication du produit. Les entretoises mâles-femelles sont essentielles pour l'empilement des cartes ; les entretoises à enclenchement et les entretoises CMS réduisent le travail d'assemblage manuel, ce qui est crucial pour la production en grande série de circuits imprimés.

Conception du trou de montage

Une entretoise ne fonctionne que si le trou de fixation de la carte est conçu à cet effet. Plusieurs détails sont importants.

Dimensions, dégagement et zone d'exclusion

Le trou doit être adapté à la vis ou au goujon, avec un jeu approprié. Une zone d'exclusion de cuivre et de composants autour de celui-ci empêche la tête de vis, la rondelle ou le corps de l'entretoise de provoquer un court-circuit ou d'écraser les pièces voisines. Négliger cette zone d'exclusion est une erreur fréquente, et c'est précisément le genre de problème qu'une analyse de fabricabilité (DFM) signale avant la fabrication.

trous plaqués et non plaqués

Ce choix est directement lié à la mise à la terre. Un trou de montage métallisé, relié au plan de masse et utilisé avec une entretoise métallique et une vis, assure la liaison entre la carte et le châssis pour la mise à la terre et la protection contre les interférences électromagnétiques (EMI). Un trou non métallisé isole électriquement le support, ce qui est souhaitable lors de l'utilisation de visserie en nylon ou lorsque le support doit être flottant. Déterminez le rôle électrique de chaque point de montage, puis spécifiez le type de trou, en gardant à l'esprit que la qualité du métallisation et des trous dépend de la qualité de fabrication du circuit imprimé.

Hauteur de déport et espacement des planches

La hauteur de l'entretoise détermine l'espace entre la carte et son support. Un choix judicieux permet de dégager les composants et d'assurer une bonne circulation de l'air sans gaspiller d'espace.

Quelle hauteur doit dégager

• Les composants les plus hauts se trouvent sur la face inférieure de la carte.
• Tout connecteur, dissipateur thermique ou composant matériel qui dépasse.
• Espace pour la circulation de l'air là où la chaleur doit s'échapper.

Mesurez la hauteur de l'élément le plus haut à dégager, ajoutez une marge et choisissez une entretoise d'une hauteur au moins égale à celle-ci. Pour les cartes empilées, la hauteur détermine également l'espacement entre elles, ce qui influe sur le raccordement des connecteurs et le refroidissement ; un détail d'assemblage à vérifier lors du montage du circuit imprimé. Lorsque la chaleur est un facteur critique, un espacement généreux est préférable avec un substrat à dissipation thermique efficace, comme un substrat à noyau métallique.

Assemblage, couple et rondelles

Même un matériel de qualité ne peut pas fonctionner s'il est mal assemblé. Quelques points pratiques permettent de garantir la solidité de l'assemblage.

• Couple de serrage au niveau approprié. Un serrage excessif, notamment sur du nylon ou des panneaux minces, arrache les fils ou fissure le stratifié ; un serrage insuffisant permet au panneau de se desserrer sous l’effet des vibrations.
• Utilisez des rondelles lorsque cela est nécessaire. Une rondelle plate répartit la charge ; une rondelle à épaulement ou en nylon peut protéger la planche ou maintenir l’isolation.
• Considérons les vibrations. Dans les équipements soumis à des vibrations, des entretoises de verrouillage ou des dispositifs de blocage de filetage permettent de maintenir les fixations bien serrées.
• Protéger le cuivre à proximité des composants électroniques. Veillez à ce que le dispositif d'interdiction d'accès et les rondelles empêchent le métal d'entrer en contact avec les pistes qu'il ne doit pas toucher.

Pour les cartes qui transportent un courant ou une chaleur importants, le matériel mécanique et la stratégie thermique et de mise à la terre fonctionnent de concert, un domaine où l'expérience en matière de fabrication d'électronique de puissance permet de maîtriser les deux aspects.

Liste de contrôle pour une sélection rapide

Répondez à ces questions pour parvenir à la bonne impasse :

• Isoler ou conduire ? Le nylon pour isoler, le métal pour la mise à la terre ou le transport de la chaleur.
• Quel sujet ? M3 par défaut ; plus petit pour les tableaux encombrés, plus grand pour les charges lourdes.
• Quelle configuration ? Mâle-femelle pour les empilements, femelle-femelle ou mâle-mâle selon les besoins de la fixation.
• Comment est-il monté? Fileté, à enclenchement, à sertissage automatique ou à montage en surface, selon votre assemblage.
• Le trou est-il droit ? Dimension, dégagement, zone d'exclusion et placage ou non-placage adaptés au rôle électrique.

Les entretoises sont petites, mais le choix judicieux du matériau, du filetage, du type et du trou de fixation en fait une base mécanique et électrique fiable pour votre carte. En prenant les bonnes décisions concernant les zones d'exclusion et le métallisation dès la conception, l'assemblage se déroule sans accroc. Pour en savoir plus sur Highleap Electronics et nos services de fabrication et d'assemblage, consultez notre site web.

Questions fréquemment posées

Quelle est la différence entre une entretoise et une entretoise ?

Une entretoise est généralement filetée et offre son propre point de fixation, tandis qu'une cale est un manchon non fileté traversé par une vis qui se visse dans un filetage ou un écrou situé plus loin. Une entretoise assure une fixation plus sûre ; une cale est plus simple lorsqu'un long boulon traversant fixe déjà l'ensemble.

Dois-je utiliser des entretoises en nylon ou en métal ?

Utilisez du nylon lorsque l'entretoise est située près d'une piste en cuivre et que vous souhaitez éviter tout contact électrique, car il isole et prévient les courts-circuits. Utilisez du métal (laiton, aluminium, acier ou inox) lorsque vous souhaitez relier la carte au châssis, dissiper la chaleur ou supporter une charge mécanique.

Quelle est la taille de filetage la plus courante pour les entretoises de circuits imprimés ?

La taille M3 est la plus courante et polyvalente ; elle est largement disponible et compatible avec de nombreuses vis et entretoises. Les tailles M2 et M2.5 conviennent aux cartes de petite taille ou à forte densité de composants, les tailles M4 et M5 aux assemblages plus lourds, et les tailles n° 4-40 et n° 6-32 sont leurs équivalents impériaux courants.

Mon trou de fixation doit-il être plaqué ou non plaqué ?

Utilisez un trou métallisé relié au plan de masse par des fixations métalliques pour mettre la carte à la terre sur le châssis et ainsi limiter les interférences électromagnétiques. Utilisez un trou non métallisé pour isoler électriquement le support, par exemple avec des fixations en nylon ou lorsque le support doit être flottant.

À quel point dois-je serrer la vis d'entretoise ?

Serrer au couple approprié au matériau et au panneau. Un serrage excessif, notamment sur du nylon ou des panneaux fins, peut endommager le filetage ou fissurer le stratifié, tandis qu'un serrage insuffisant risque de desserrer le panneau sous l'effet des vibrations. Utiliser des rondelles pour répartir la charge et, si nécessaire, maintenir l'isolation.

Est-il possible de souder des entretoises sur la carte ?

Oui. Les entretoises de montage en surface sont placées et refondues avec les autres composants CMS ; ainsi, la visserie de montage est ajoutée lors de l’assemblage plutôt que d’être installée manuellement. Cela réduit le travail manuel et s’avère utile pour les productions en grande série.