Le prototypage de PCB est le processus de fabrication d'un circuit sous la forme d'un circuit imprimé. Ce circuit imprimé rend la connexion de vos composants plus sûre et plus robuste. Un prototype de PCB est meilleur qu'une maquette avec des composants câblés. Cette méthode est particulièrement vraie lors de la présentation de vos projets. Vous pouvez prototyper un PCB manuellement ou rechercher un fabricant de PCB fiable. Habituellement, un fabricant produit des PCB de meilleure qualité et plus durables.
Plusieurs processus sont impliqués dans le prototypage d’un PCB. Cet article décrit ces processus pour rendre le prototypage de vos PCB plus rapide et plus facile.
Choisissez un logiciel de configuration de circuits imprimés
Aujourd'hui, plusieurs logiciels de tracé de PCB peuvent vous aider à concevoir votre prototype de PCB. Il existe des logiciels payants et gratuits. Il existe également des outils de conception de PCB basés sur le Web. Quel que soit l'outil que vous choisissez, ce qui est important est que vous soyez à l'aise avec son utilisation et qu'il réponde à vos exigences de conception. Vous pouvez rechercher les capacités de plusieurs outils de conception de PCB répertoriés ci-dessous.
Voici des exemples de logiciels de configuration de PCB gratuits que vous pouvez télécharger et installer sur votre PC.
- PCB libre
- KiCAD
- PCB express
- Conception de circuits imprimés Spark
Voici des exemples de logiciels de tracé de PCB payants. Habituellement, les moyennes et grandes entreprises utilisent ce type de logiciels. Vous pouvez télécharger un essai gratuit du logiciel avant de le payer.
- Concepteur avancé
- Concepteur de circuits imprimés Allegro
- OuCAD
- Autodesk Fusion 360
- Studio de circuits
- Conception de circuits imprimés PADS
Voici des exemples de logiciels de configuration de PCB basés sur le cloud. Avec cela, vous n'avez pas besoin d'installer une grande partie de logiciels sur votre PC. Parfois, le téléchargement de composants logiciels est facultatif.
- FacileEDA
- ai
- Laboratoire CAO
- Altium365
- PCB Solidworks
Notez que votre logiciel de configuration de PCB doit générer des résultats de fabrication afin que vous puissiez envoyer ces résultats à votre fabricant de PCB. Après cela, votre fabricant de PCB devrait vous envoyer un PCB fini, prêt pour le prototypage. Vous pouvez également réaliser un prototype d'assemblage de PCB avec des composants placés sur vos cartes. Avec cette méthode, vous n'avez pas besoin de souder manuellement les composants sur votre PCB. Ce processus peut vous faire gagner du temps sur vos projets. Cependant, notez que l'assemblage de PCB entraîne des frais d'installation généraux.
Créer un diagramme schématique clair
A quoi sert un schéma ?
Vous devez créer un prototype de PCB avec un diagramme schématique clair. Un diagramme schématique représente les câblages de tous les composants de votre PCB. Habituellement, le diagramme part de l’idée d’un concepteur de circuits. Après cela, il l'expose sur un programme d'édition. Le concepteur peut réviser le diagramme schématique à plusieurs reprises. Ce processus peut se poursuivre jusqu'à ce qu'il débogue complètement le circuit final.
Comment faire un schéma ?
Heureusement, créer un schéma est facile, en particulier avec les outils EDA disponibles aujourd'hui. Habituellement, un éditeur de schémas fait déjà partie de l'IDE (Integrated Development Environment) d'un EDA. L'éditeur fonctionne généralement avec la disposition des circuits imprimés, la bibliothèque d'empreintes de pièces et l'éditeur de bibliothèque de symboles de pièces. Plusieurs éditeurs de schémas glissent et déposent simplement les symboles de pièces dans leur fenêtre d'édition, prêts à être câblés par l'utilisateur.
Vérifiez vos composants s'ils sont disponibles dans votre bibliothèque de pièces.
Vous découvrirez peut-être que vous avez des composants qui doivent être ajoutés à votre bibliothèque de pièces lors de la création de votre schéma. Ce processus n’a rien d’alarmant ; vous pouvez considérer cela comme une expérience d’apprentissage opportune. Vous pouvez parcourir les sites Web de plusieurs fabricants de composants et voir si vous pouvez télécharger la bibliothèque CAO de la pièce manquante. Vous pouvez également visiter les sites Web de bibliothèques CAO tierces de confiance et rechercher votre composant manquant.
Exemples de sites Web de bibliothèques CAO tierces
- Ultra Bibliothécaire
- SnapEDA
- SamacSys
Vous pouvez créer votre pièce si vous ne trouvez pas votre composant manquant dans aucun des processus mentionnés ci-dessus. Ce processus implique de passer par l'éditeur de symboles et d'empreintes de votre logiciel de conception de PCB. Parcourez le manuel de votre logiciel ou le menu d'aide pour savoir comment utiliser ces éditeurs.
Créez ou acheminez votre PCB à l'aide d'un éditeur de configuration de PCB.
Un éditeur de disposition de PCB vous aidera à agencer votre PCB selon votre conception prévue. L'éditeur de configuration PCB et l'éditeur de schémas travaillent généralement main dans la main pour mener à bien la tâche de conception. Plusieurs outils EDA disposent aujourd'hui d'un éditeur de disposition de PCB décent pour compléter la plupart des conceptions de PCB.
Quelles sont les caractéristiques d'un éditeur de configuration de circuits imprimés ?
- Il peut avoir des capacités de routage automatique. Le routage automatique signifie que vous laisserez l'ordinateur effectuer le routage des pistes pour vous. Certains peuvent également effectuer le placement automatique des composants.
- Possède un DRC (vérification des règles de conception). La vérification des règles de conception est une fonctionnalité essentielle de tout éditeur de configuration de circuits imprimés. DRC vérifiera votre conception pour le placement, la piste ou d'autres problèmes de conception avant qu'elle n'atteigne la fabrication.
- Peut synchroniser ou mettre à jour n’importe quel composant ou modification de câblage avec l’éditeur de schémas. Cette fonctionnalité est recherchée par de nombreux concepteurs de PCB.
- Cela peut vous aider à câbler des pistes de longueur égale. Cette méthode est une fonctionnalité importante, surtout si vous câblez des voies à grande vitesse qui nécessitent une adaptation d'impédance.
Vous devriez être en mesure de créer des résultats de fabrication après avoir terminé votre conception et effectué les contrôles DRC.
Créer des sorties de fabrication
Vous créerez généralement des résultats de fabrication ou de fabrication après avoir créé votre conception de PCB. Ce processus est vrai si vous souhaitez que vos cartes soient fabriquées par un fabricant de PCB. Avec cela, vous devez vérifier comment générer des résultats de fabrication sur votre logiciel de conception de PCB. Il existe généralement un menu pour cela.
Les sorties ou les données de fabrication sont généralement au format Gerber. Ces fichiers Gerber sont formatés pour fonctionner correctement avec les machines de fabrication de PCB. Vérifiez vos paramètres de sortie Gerber auprès de votre fabricant de PCB avant de les générer.
Habituellement, vous devrez vous familiariser avec les informations sur les couches de vos Gerbers. Des couches telles que :
- Couches de pistes supérieure et inférieure.
- Couches supérieure et inférieure SilkScreen.
- Pistes de la couche interne (le cas échéant).
- Couches de masque de soudure et de pâte à souder.
- Couche PCB OUTline.
- Couche de fabrication ou d’assemblage.
N'oubliez pas non plus de sortir votre fichier de données de forage (DRL). Ce fichier est essentiel, surtout si votre conception comporte des trous de perçage.
Créer des sorties d'assemblage
Ce processus est nécessaire si vous souhaitez que votre PCB soit déjà assemblé avec des composants. Vous souhaiterez peut-être un assemblage de PCB, surtout si vous avez plusieurs cartes dont la production prend beaucoup de temps. Vous pouvez également souhaiter ce processus si vous rencontrez des difficultés à souder des composants spécifiques.
Il devrait y avoir une option dans votre logiciel de conception de PCB pour générer des fichiers d'assemblage. Les fichiers d'assemblage sont généralement composés des éléments suivants :
- Fichier de positionnement.
- Fichier de nomenclature.
Les fichiers de position, également appelés fichiers pick & place ou fichiers centroïdes, définissent la position X & Y de tous les composants de votre PCB. Ces informations sont nécessaires pour qu'une machine de transfert place correctement vos composants sur votre carte. Les fichiers de nomenclature contiennent des informations importantes concernant chaque composant, telles que l'indicateur de référence, le numéro de pièce du fabricant, l'empreinte du PCB et la description.
Vérifiez vos sorties de fabrication avec un visualiseur Gerber
Vous pouvez utiliser un visualiseur Gerber pour vérifier si vous n'avez plus de problèmes dans votre conception finale. Il se peut que vous deviez détecter certains éléments difficiles à repérer. Ces éléments incluent les pastilles de pâte à souder manquées, les masques, les références de sérigraphie, les queues sur vos pistes en cuivre, etc. Un bon Gerber Viewer peut effectuer un zoom avant et arrière pour obtenir une vue complète de votre conception.
Certains logiciels de conception de PCB disposent déjà d'un visualiseur Gerber intégré à leur système, comme KiCAD (utilisant Gerber Viewer) ou Altium Designer. Si votre logiciel n'en a pas, ne vous inquiétez pas ; de nombreux visualiseurs Gerber tiers sont disponibles. Vous en trouverez ci-dessous des exemples.
- Gerbv
- ViewMate
- Visionneuse de PCB Zofz
- Visionneuse Gerber
Préparez-vous à envoyer vos données de fabrication à votre fabricant de PCB
Vos données de fabrication de PCB doivent être sécurisées lorsque vous les envoyez à votre fabricant de PCB. Habituellement, ils doivent être placés dans un seul fichier zip afin de ne pas être dispersés. Après cela, assurez une bonne communication avec votre fabricant concernant la fabrication de vos cartes.
Vous pouvez discuter des matériaux et des processus appropriés pour vos cartes avec votre fabricant. Certaines choses à considérer sont :
- Quelle est l'épaisseur de votre planche et combien de couches ?
- Quel est le matériau PCB que vous souhaitez ?
- Quelle est la finition du pad que vous souhaitez ?
- Quelle est la couleur de votre sérigraphie ?
- Avez-vous besoin de planches sans plomb ?
- En montage, faut-il un pochoir ?
- Quel type de tests souhaitez-vous que votre fabricant effectue sur vos planches une fois leur fabrication terminée ?
Enfin, convenez des conditions de paiement et de livraison.
Il serait utile que vous continuiez à communiquer avec votre fabricant jusqu'à ce qu'il ait finalisé votre carte. S'il vous plaît, ne fermez pas vos lignes de communication avec eux. Il se peut que votre conception présente des défauts liés à leurs processus de fabrication. Plus ces défauts ne seront pas corrigés longtemps, plus le délai de réalisation de votre conception sera long.
Recevez votre prototype de PCB et inspectez-le.
J'espère que vous recevrez vos prototypes de PCB à temps. Vérifiez-les et inspectez-les dès leur réception pour vérifier si des problèmes existent. Votre fabricant doit être ouvert à discuter de ce genre de choses et cela doit faire partie de son système de support client. Dans ce contexte, il est essentiel de trouver des fabricants de PCB fiables qui fournissent un support après-vente.
Finalisez votre prototype de PCB
Déboguez votre prototype de PCB et finalisez-le pour faire la présentation de votre projet. Si nécessaire, vous pouvez faire une autre révision de votre tableau. Ce processus est appelé re-spin. Un design bon et réfléchi comporte généralement peu (voire aucun) de relances. Dans ce cas, vous pouvez économiser du budget pour votre prochaine idée de projet.