Marquages et circuits imprimés : Comment lire un dessin d’assemblage de circuit imprimé

« Le diable est dans les détails ». Que pensez-vous de cette expression attribuée à Nietzsche ? Elle insiste sur l'importance des détails, et nous rappelle que négliger des détails ne peut que causer des problèmes. Avec une concision remarquable, elle nous met en garde chaque fois que nous préparons la conception d’un PCB. Le placement précis des composants facilite l’agencement du circuit imprimé. Si l'on néglige les petits détails, différents problèmes viendront nuire à la performance du circuit.

Le dessin d'assemblage d'un PCB est le document principal, avec toutes les informations vérifiées nécessaires à l'assemblage complet d'un PCB. Produit au format.pdf ou.jpg, le dessin peut inclure les contours des composants, les pads de montage en surface et traversants, les marques de polarité, les désignateurs de composants, les détrompeurs, le contour de la carte et les titres. 

Quel est l’objectif du dessin d’assemblage ?

À la lecture d’un plan de montage, les désignateurs de composants, les marques de polarité et la position de la broche 1 du PCB donnent à l'opérateur d'une machine de montage les informations nécessaires pour vérifier la position des composants et éviter les erreurs. En plus des informations sur les composants, les plans d'assemblage font également référence à la version la plus récente du schématique, à la norme de qualité applicable à l'assemblage et à l’inspection, ainsi qu'à la nomenclature des pièces. 

En outre, les plans d'assemblage peuvent inclure des instructions spéciales à l'intention de l'opérateur d'assemblage. Par exemple, un plan d'assemblage d'un circuit imprimé destiné à un environnement difficile peut inclure des instructions et des notes sur des composants spécifiques exigeants des méthodes de collage spéciales. D'autres instructions spéciales peuvent apporter des informations de masquage ou des précautions pour limiter les risques de courts-circuits.

Désignateurs de composants et dessin d’assemblage PCB

Qu'il s'agisse d’assembler directement des pièces sur une carte ou de programmer un automate de montage, vous pouvez utiliser le dessin d'assemblage PCB et les désignateurs de composants pour spécifier clairement votre agencement. Les désignateurs de composants combinent des lettres et de chiffres pour représenter différents types de composants. Les automates de montage utilisent cette méthode cohérente pour identifier les composants à placer sur le circuit imprimé.

Chaque désignateur de composant combine une lettre et un chiffre. Cette pratique courante est assez simple et facile à maintenir. Par exemple, nous marquons les résistances avec la lettre "R", les condensateurs avec la lettre "C" et les diodes avec la lettre "D". Cependant, certaines entreprises appliquent des variantes pour référencer d'autres composants. Alors que les pratiques courantes désignent une diode Zener avec un "D", des équipes de conception peuvent préférer un "Z".

Lorsque nous lisons un dessin d'assemblage, l’intelligence humaine déductive nous permet de comprendre de telles variations. Mais avec l'ajout de nombreux types de composants différents, et l’intégration de conceptions multi-cartes dans des familles étendues, la reconnaissance de ces variations se transforme vite en une fastidieuse succession de pièges. 

L'approche basée sur les familles de carte exige des plans de numérotation continus d'une carte à l'autre. Par exemple, les numéros des résistances sur le PCB#1 commencent par "R101" et continuent jusqu’à "R125". Lorsque nous passons au PCB#2 dans la famille des cartes, les numéros des résistances commencent par "R126" et continuent jusqu’à "R143". Les numéros des résistances du PCB#3 commencent donc par “R144.” Vous pouvez aussi choisir une numérotation décroissante pour couvrir tous vos circuits imprimés.

^{Lorsque les projets sont plus petits, il est possible que vos désignateurs de composants ne vous posent aucun problème.}

Lorsque le processus de fabrication du circuit imprimé sort des mains de l’ingénieur pour passer à un automate de montage, la moindre incohérence peut déclencher de nombreux problèmes. Si nous utilisons deux styles différents de désignateurs de composants pour les résistances, le robot conclura qu'il existe deux composants complètement différents et rejettera le PCB.

Dans un paragraphe précédent, nous avons évoqué l’exemple des condensateurs systématiquement désignés par la lettre "C". Les dessins d'assemblage apportent une valeur appréciable lorsque le désignateur de composant C1 est toujours associé à un type de condensateur spécifique sur un circuit imprimé spécifique. 

Mais la précision de la référence "C1" devient toute relative lorsque l'assemblage implique une famille composée de plusieurs circuits imprimés, qui combinent différents types de condensateurs. Par exemple, sur le PCB #1 la désignateur “C1” peut référencer un composant d’un type spécifique, alors que sur le PCB #2 la même référence “C1” désigne un type différent. Pour un automate de montage qui analyse tous les circuits imprimés comme une seule unité, tous les condensateurs étant donc intégrés à cette seule unité, il sera impossible d’identifier correctement tous les composant à assembler si le plan d'assemblage n'utilise pas un système de désignation organisé de manière parfaitement cohérente.

Marques de polarité et symboles des diodes

Les marques de polarité doivent suivre une approche normalisée. Malheureusement, le contraire est souvent plus proche de la réalité. Alors que les symboles de diodes standard utilisent une flèche pour indiquer la direction du courant direct, des points, des bandes ou des flèches peuvent identifier les polarités des diodes. Mais certains fournisseurs peuvent décider que la première broche d'une LED devrait représenter la cathode, puis changer plus tard pour désigner l'anode comme étant la première broche.

Pour rendre les choses encore plus difficiles, des variations indiquent la polarité des diodes à monter en surface, ou ne l’indiquent pas ! Cette confusion est en partie due au fait que les diodes varient largement selon leurs types et leurs polarités. Par exemple, les diodes Zener à polarisation inverse ont une cathode positive. Les redresseurs et les LED ont des cathodes négatives. 

Pour résoudre ces problèmes, vous pouvez utiliser le désignateur de composant approprié pour la diode et la lettre "C" ou "K" pour identifier sa cathode sur le dessin de montage et la sérigraphie.

Le même type de problème existe pour marquer la polarité des condensateurs électrolytiques et au tantale. Sur les condensateurs électrolytiques, la borne négative est marquée. Et la plupart des condensateurs au tantale marquent la borne positive. Prenons les condensateurs au tantale comme exemple : le plan de montage indique le positionnement correct des condensateurs sensibles à la polarité. Mais un condensateur au tantale à polarisation inverse se caractérise par une décomposition de l'oxyde diélectrique qui provoquera un court-circuit et une montée soudaine de la température.

Garder le contrôle de votre produit

Personne n’échappe au risque de se perdre dans les détails. Un bon plan d'assemblage évite aussi de perdre des circuits imprimés s’il utilise la convention standard de marquage de la broche 1 du dispositif. Le dessin peut utiliser un point ou un chiffre pour indiquer l'emplacement de la broche 1. Ensuite, les broches sont toujours numérotées dans le sens anti-horaire autour du circuit imprimé. 

^{Trouver une broche devrait être aussi facile que lire une carte.} 

Sans le plan de montage, trouver la broche 1 peut poser un problème. Alors que certains fabricants peuvent indiquer la broche 1 sur la puce avec un point, d'autres préfèrent biseauter le coin de la broche 1, ou utiliser une bande pour marquer la broche 1. 

Les équipes de conception insèrent souvent des notes et des instructions spéciales dans leurs plans de montage. Ces notes et instructions aident les opérateurs de montage et d’autres employés à éviter les erreurs et les retards. Par exemple, vous pouvez spécifier un type de soudure/flux si le circuit doit répondre à certaines normes sur la restriction des substances dangereuses (RoHS). 

Vous pouvez également ajouter des notes pour assurer la conformité à certaines exigences du Règlement sur le trafic international d'armes (ITAR) applicables au produit final. Les notes peuvent également renseigner la conformité du produit aux classifications de l'Institute for Printed Circuit (IPC) pour la qualité du travail et la fiabilité. 

Avec le bon logiciel de conception de PCB, vous pourrez ajouter et créer tout ce dont vous avez besoin pour que votre carte passe sans problème toutes les étapes de conception à la fabrication. Avec une excellente vérification des règles de conception et une génération facile des fichiers de sortie de fabrication, Altium Designer se présente comme le choix le plus intelligent. 

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