Conception de PCB : conseils et outils pour réduire erreurs et coûts

13 février 2020, 10:00
Conception de PCB : conseils et outils pour réduire erreurs et coûts
Conception de PCB : conseils et outils pour réduire erreurs et coûts
Une carte électronique est un ensemble complexe fait de divers matériaux, dans lequel l'interaction des processus mécaniques, chimiques et thermiques doit être prise en compte scrupuleusement. Ceci concerne la production du circuit imprimé d’abord, puis son assemblage. En principe, c’est le concepteur qui dès l’étude du projet en détermine le fonctionnement électronique, mais c’est lui aussi qui en détermine dans une large mesure les coûts de production.

Il faut dès la conception des données de production rigoureusement complètes et une planification des phases de fabrication. Elles auront une influence significative sur la qualité et sur les coûts de fabrication du produit. C'est ce qu’on appelle : DFM pour Design For Manufacturing ou Design For Manufacturability c’est-à dire "concevoir pour faciliter la fabrication".
 
Right First Time for Manufacture : des outils spécifiques assurent la fabricabilité dès le premier essai.
Photo : Eurocircuits.

La question des tolérances est cruciale pour le fabricant de PCB. Par nature, la carte à circuit imprimé présente des tolérances inévitables dues aux propriétés des matériaux et aux étapes du processus de fabrication : galvanisation, photolithographie, gravure et pressage, ainsi qu'à des imperfections de l'alignement du perçage par rapport au tracé du circuit imprimé.

Par tolérance on entend la différence entre les dimensions minimales et maximales des trous, des pistes et de leur espacement admissibles pour le concepteur. Les tolérances sont imposées par les techniques de fabrication et par le coût. On considère que plus la tolérance spécifiée par le concepteur est serrée, plus les coûts de fabrication sont élevés.

Instructions et outils

Dans ses conseils et ses vidéos disponibles gratuitement en ligne, Eurocircuits explique les tolérances et les mesures à prendre pour l’uniformité de la distribution des surfaces de cuivre sur le circuit imprimé. Eurocircuits a établi des lignes directrices pour guider les concepteurs de PCB dans les meilleures pratiques afin de réduire les coûts des PCB et les erreurs susceptibles de se produire au cours de la production. D’autre part le logiciel développé par Eurocircuits fournit aux concepteurs des outils pour inspecter les circuits imprimés en détail avant la production.
Une telle inspection avant la production a permis de réduire à moins de 3 % des taux d'erreur qui atteignaient 25 % auparavant. Un outil de calcul pour déterminer le prix des circuits imprimés et choisir la configuration optimale est disponible avant même le transfert des données.
 
Fabrication du circuit imprimé et données relatives à l'assemblage : des outils vérifient la faisabilité.
Source : Eurocircuits.

Mais ce n'est pas tout : Eurocircuits fait un pas de plus pour améliorer son service d’assemblage, afin d’éviter qu’une malencontreuse erreur de conception compromette la production et retarde l'assemblage. Pour cela le logiciel PCBA Visualizer ou PCB Assembly Visualizer identifie tous les composants et compare leur plan d'implantation avec le tracé du PCB. Cet outil est précieux aussi bien pour les concepteurs, que pour les fabricants de cartes assemblées et les fournisseurs de services de fabrication électronique (EMS pour Electronic Manufacturing Service). Il vérifie que le tracé du PCB est conforme à la nomenclature (BOM pour Bill Of Materials) et à la liste d’implantation (CPL pour Component Placement List).

La comparaison de ces fichiers permet de déceler des incohérences telles que des composants en miroir, décalés ou mal orientés. Elle permet aussi d’éviter les erreurs de type de composant, de sorte que la disposition prévue pour chaque composant soit la bonne. Il arrive également que pour le concepteur son PCB soit vu d'en dessous alors que le plan d’implantation correspond à une vue de dessus. À l'assemblage, si le tracé est asymétrique ce genre de bévue peut poser un sérieux problème.
 

PCBA Visualizer d'Eurocircuits. Source : Eurocircuits.

Avec cet outil de prévisualisation, les concepteurs sont assurés de la validation de leur dessin de PCB. Il en va de même pour leur nomenclature ainsi que pour les données CPL et 3D du produit assemblé. Ces précautions réduisent considérablement le nombre d'erreurs avant même la production effective du prototype. Lorsque les prototypes et les échantillons de PCB doivent être disponibles dans des délais très courts, c’est une excellente chose pour tout le monde.

Ce service a été  adopté par de nombreux utilisateurs : en 2019, Eurocircuits a honoré plus de 4.250 commandes d’assemblage pour en livrer des prototypes complets. Les concepteurs de matériel lancent en ligne la commande de leurs circuits imprimés et obtiennent en six jours la fabrication et l’assemblage de leurs cartes.

Vidéos

 

Toutes les vidéos d'explication à Eurocircuits TV

 

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