Introduction

La conception de circuits imprimés a beaucoup évolué au fil des ans. Vous avez probablement déjà entendu parler de nombreux logiciels de conception de circuits imprimés populaires, tels que Eagle, Cadence-Orcad, Cadence-Allegro, Altium et DesignSpark, pour n'en citer que quelques-uns. Cependant, un logiciel de conception de circuits imprimés se distingue aujourd'hui au sein de la communauté open source : KiCAD. Ce logiciel a conquis le monde de l'ingénierie.

 

Qu'est-ce que KiCAD ?

KiCAD est un logiciel libre et gratuit de conception de circuits imprimés. Si vous souhaitez éviter d'acheter un logiciel pour créer un schéma et router vos cartes, optez pour KiCAD. De plus, KiCAD vous accompagne jusqu'à la fabrication de vos cartes. Que demander de plus ? Cette suite logicielle de conception de circuits imprimés, simple d'utilisation et complète, vous offre tout ce dont vous avez besoin.

 

Jean-Pierre Charras a initié le développement de KiCAD en 1992. Depuis, KiCAD n'a cessé d'évoluer. Le projet KiCAD vise à proposer une suite logicielle libre de conception de circuits imprimés, accessible aussi bien aux débutants qu'aux professionnels.

 

Bien que KiCAD soit gratuit, les dons au projet KiCAD permettent d'assurer sa pérennité. Vous pouvez faire un don avant de télécharger l'application KiCAD sur le site web de KiCAD.

Voici les fonctionnalités de KiCAD

1. Entrée schématique
2. Éditeur de symboles et d'empreintes
3. Outil de conception de circuits imprimés
4. Génération de fichiers Gerber et d'assemblage
5. Vérification des règles de conception
6. Visionneuse Gerber
7. 3D Viewer

 

Comment créer un circuit imprimé dans KiCad

Tout d'abord, vous devez télécharger le programme d'installation de KiCAD depuis Le site web principal de KiCADEnsuite, suivez la procédure d'installation. KiCAD est multiplateforme et disponible sur différents systèmes d'exploitation, notamment Windows, Mac et Linux.

 

Après l'installation, vous pouvez ouvrir KiCAD et lancer son environnement de développement intégré (IDE). Vous constaterez qu'il est simple d'utilisation et de navigation. Son interface graphique conviviale vous permet de sélectionner immédiatement l'opération souhaitée grâce à des widgets. Vous pouvez également utiliser le menu situé en haut à droite.

 

 

 

Créer un nouveau projet

Avant de procéder à la mise en page, vous devez créer un nouveau projet. Cliquez Fichier -> Nouveau projet Nommez ensuite votre projet. Évitez d'ajouter des espaces dans le chemin d'accès et le nom du fichier afin d'assurer la compatibilité avec certains outils de script qui pourraient vous être utiles ultérieurement. KiCAD crée un dossier de projet contenant tous les fichiers nécessaires à la conception d'un circuit imprimé, tels que le schéma et les fichiers de la carte.

 

Ouvrir l'éditeur de schémas

 

1. Cliquez sur Éditeur de schémas pour commencer la conception de votre nouveau schéma. KiCAD dispose d'un outil de saisie de schémas performant qui, associé à un éditeur de symboles, permet de créer ou de modifier les symboles des composants. De nombreux symboles et empreintes sont déjà enregistrés dans la bibliothèque interne de KiCAD ; vous n'avez donc pas à vous soucier de la création de chaque composant. Toutefois, si vous souhaitez créer votre propre composant, vous pouvez toujours le faire dans l'Éditeur de symboles.

 

2. Cliquez sur l'outil Ajouter un symbole à droite pour insérer un symbole. Vous avez le choix parmi de nombreux symboles. Vous pouvez également sélectionner l'empreinte du composant à utiliser. Une fois votre symbole sélectionné, placez-le sur le schéma. Vous pouvez interconnecter les composants à l'aide de l'outil Ajouter un fil. Cliquez sur Ajouter un symbole d'alimentation pour insérer des symboles d'alimentation, tels que VCC ou GND.

 

 

3. Modifiez les valeurs de vos pièces en double-cliquant sur les symboles. Les versions récentes de KiCAD attribuent automatiquement des références aux symboles lors de leur placement. Vous pouvez toutefois les modifier à tout moment ou accéder àOutil ->  Annoter le schéma pour définir automatiquement leurs valeurs. Un schéma entièrement annoté et des composants avec leurs empreintes complètes sont des éléments essentiels pour l'étape suivante : la conception d'un circuit imprimé.

 

4. Vous pouvez effectuer une vérification des règles de conception de votre carte. Accédez à Inspecter -> Vérificateur de règles de conception. L'outil de vérification des règles de conception (DRC) listera les erreurs présentes dans votre schéma. Vous pourrez ensuite les corriger.

 

5. Cliquez à nouveau Fichier-> Enregistrer Pour enregistrer votre schéma, l'application enregistrera votre fichier de schéma dans le répertoire de votre projet.

 

Ouvrez l'éditeur de PCB

 

1. Une fois votre schéma terminé, accédez à l'éditeur de circuits imprimés (PCB) depuis l'éditeur de schémas en cliquant sur l'icône verte située en haut. Vous pouvez également sélectionner l'éditeur de circuits imprimés via l'IDE au démarrage. KiCAD propose un éditeur de circuits imprimés polyvalent et intuitif. À l'instar de l'éditeur de symboles, l'éditeur de circuits imprimés fonctionne avec l'éditeur d'empreintes, qui contient des centaines de bibliothèques d'empreintes conformes aux standards industriels.

 

2. L'éditeur de circuits imprimés est facile à utiliser. Zoomez et dézoomez en faisant défiler la molette de votre souris. Déplacez la vue en cliquant avec le bouton droit de la souris, puis en faisant glisser le curseur dans la fenêtre de l'éditeur de circuits imprimés.

 

3. Placez ici chaque empreinte de votre composant, telle qu'elle figure sur votre schéma. Pour poursuivre, cliquez sur l'icône « Mettre à jour le circuit imprimé en fonction des modifications apportées au schéma » ci-dessus.

 

4. Poursuivez la mise à jour de votre circuit imprimé si aucun problème n'est rencontré. Toutes les empreintes de vos composants sont prêtes à être placées dans l'éditeur de circuit imprimé. Cliquez sur un composant dans la fenêtre de l'éditeur pour le placer. Vous verrez initialement les composants compressés et rapprochés. Cet affichage est normal, car vous les disposerez ultérieurement selon votre plan d'implantation.

 

5. Avant de placer vos composants, vous devez définir la zone de votre circuit imprimé. Chaque circuit imprimé nécessite un bord ou une découpe pour délimiter cette zone. Cette étape est essentielle, car la plupart des fabricants de circuits imprimés exigent systématiquement ces informations. Pour ce faire, accédez à l'onglet Calques dans le panneau latéral droit. Sélectionnez le calque Bord.Découpes. Ensuite, créez un rectangle à l'aide de l'outil Rectangle de tracé. Ce rectangle représente le bord de votre circuit imprimé. Ajustez sa taille et son épaisseur en conséquence.

 

6. Maintenant que votre zone de circuit imprimé est prête, vous pouvez commencer le placement des composants. Cliquez sur chaque composant pour le déplacer à l'emplacement souhaité. L'onglet Calques, situé à droite, vous sera très utile lors du placement. Activez ou désactivez les calques que vous souhaitez utiliser. Par exemple, vous pouvez désactiver le calque F.FAB pour effacer les dessins de fabrication. Vous pouvez activer ou désactiver le calque F.Silkscreen pour afficher ou masquer vos repères. Pendant le placement, vous pouvez inverser le calque de n'importe quel composant (dessus ou dessous) en appuyant sur F (pour Inverser). La couleur du composant s'adaptera à la couleur du calque sélectionné. Vous pouvez également modifier l'affichage des calques de pâte à braser et de masque.

 

 

 

7. Vous pouvez commencer le câblage de votre carte à l'aide de l'outil de routage. Vous pouvez modifier la largeur des pistes en appuyant sur Q et ajouter des vias en appuyant sur V pendant le câblage. Vous pouvez également modifier le calque de vos pistes via l'onglet Calques. KiCAD est polyvalent et facile à utiliser pour le câblage. L'outil de routage prédit parfois la meilleure stratégie de routage. Pour créer votre routage sans cette stratégie, commencez par câbler des pistes plus courtes.

 

8. Pour créer un plan (comme un plan de masse), utilisez l'outil Ajouter une zone remplie. Veillez à sélectionner le réseau et le calque appropriés dans la boîte de dialogue. Créez le contour de votre plan ; une fois le dernier côté terminé, cliquez avec le bouton droit et choisissez Fermer la piste. Connectez les broches des composants à connecter à ce plan et assurez-vous qu'elles appartiennent toutes au même réseau. Les vias se connecteront également automatiquement au plan s'ils appartiennent au même réseau.

 

9. Après avoir placé et câblé vos composants, corrigez ou modifiez vos repères. Pour ce faire, activez la sérigraphie. Veillez à ce que vos repères ne soient pas en contact avec le vernis épargne ou les bords des composants. Il est déconseillé que l'encre de sérigraphie recouvre la pâte à braser. De plus, l'opérateur doit pouvoir visualiser clairement et confortablement les repères sur la carte. Si nécessaire, ajoutez une légende ou une ligne indiquant l'emplacement de chaque composant par rapport à son repère.

 

10. Tout comme dans l'éditeur de schémas, vous pouvez effectuer une vérification des règles de conception (DRC) dans l'éditeur de circuits imprimés. Accédez à Inspecter -> Vérification des règles de conception. Poursuivez l'exécution de la vérification ; vous pourriez identifier plusieurs problèmes tels que des connexions déconnectées, des sérigraphies superposées et des connexions flottantes. Corrigez ces problèmes en parcourant votre conception en mode DRC. Cet outil de vérification des règles de conception est essentiel car il détecte généralement les problèmes de conception invisibles à l'œil nu.

 

11. Visualisez votre circuit imprimé en 3D. Bien que KiCAD soit gratuit et open source, il intègre une visionneuse 3D que la plupart des logiciels de conception de circuits imprimés gratuits ne proposent pas. Le niveau de détail de cette vue 3D est impressionnant. Appuyez sur Alt+3 pour générer instantanément votre vue 3D. Les vues 3D vous permettent de visualiser vos cartes et d'anticiper d'éventuels problèmes. Vous pouvez également visualiser tout problème de châssis que vous pourriez rencontrer. Pour naviguer dans votre conception 3D, utilisez la molette de votre souris pour zoomer et dézoomer. Cliquez avec le bouton gauche de la souris pour incliner la carte selon différents angles. Utilisez les flèches directionnelles pour vous déplacer dans la carte. Des outils de navigation sont également disponibles en haut de la page pour faciliter votre utilisation en 3D.

 

Conclusion

Voici les étapes pour créer un circuit imprimé (PCB) avec KiCAD. KiCAD comprend plusieurs outils : un éditeur de schémas, un éditeur de PCB, un éditeur de symboles, un éditeur d'empreintes, un visualiseur Gerber et un visualiseur 3D, entre autres. Vous pouvez utiliser KiCAD dès le début de votre conception en créant un schéma, puis en générant le circuit imprimé.