Variantes de conception de PCB : gestion de plusieurs versions de PCBA

Il arrive souvent qu’un projet de PCB nécessite un mélange de configurations de montage de composants, de références et de réglages de pâte à braser, même avec le même routage et le même schéma. Les variantes de projet PCB sont créées pour contrôler ces paramètres pendant le développement et la production. Il revient alors à l’équipe de conception de suivre ce qui se trouve dans chaque variante et pourquoi cette variante a été créée, ainsi que l’objectif de la variante d’assemblage.

En développement, l’exigence la plus courante est le contrôle des paramètres DNI dans l’assemblage du PCB, qui doivent être indiqués dans les schémas et dans la nomenclature (BOM). Dans l’approche classique de gestion des variantes, cela implique la création de plusieurs dossiers d’assemblage et l’annotation manuelle des livrables afin que chaque variante puisse être fabriquée et assemblée. Historiquement, il s’agit d’un processus chronophage qui produit un grand nombre de jeux de fichiers, chacun nécessitant son propre suivi et sa propre documentation.

Découvrez dans cet article comment gérer facilement les variantes dans votre logiciel ECAD et éliminer l’énorme quantité de fichiers pour chaque projet.

Qu’est-ce qui change dans chaque variante de PCB ?

Les variantes de PCB sont très utiles pour suivre de légères différences de routage et de schématique pour un même projet. Une fois la conception du schéma figée et le routage du PCB terminé, le concepteur modifie différents aspects de la conception pour créer une variante.

• État d’installation des composants (monté ou non monté)
• Références alternatives attribuées au niveau du composant
• Valeurs des paramètres des composants, telles que la résistance ou la capacité
• Empreintes alternatives pour des composants spécifiques
• Paramètres du masque de pâte à braser pour chaque configuration d’assemblage
• Implantation de cavaliers et de résistances de zéro ohm pour le contrôle de la configuration matérielle

Une fois la variante définie, des sorties de conception PCB uniques sont générées pour chaque variante. Des variantes individuelles peuvent être utilisées pour des opérations distinctes de fabrication et d’assemblage selon les besoins.

Cas d’usage courants des variantes

Les cas les plus courants où les conceptions PCB avec variantes sont largement utilisées sont le prototypage initial et la production en volume. La production à faible cadence, comme un premier lot de production, s’appuie moins souvent sur les variantes que ces deux autres cas.

Variantes de prototypage

Pendant le prototypage, les variantes de conception PCB offrent aux ingénieurs un moyen structuré de tester plusieurs configurations à partir d’une seule fabrication de carte. Les broches de configuration sur les circuits intégrés sont une cible typique : plutôt que de couper des pistes ou de bricoler des résistances, un concepteur crée des variantes distinctes avec des résistances de pull-up ou de pull-down spécifiques marquées DNI, ce qui permet des tests de configuration par essais successifs de manière organisée et reproductible.

En prototypage, l’utilisation des désignations DNI a un impact principalement sur les informations de la nomenclature (BOM), où certaines lignes sont étiquetées « Monté » ou « Non monté » pour indiquer quelles pièces sont DNI. C’est la manière la plus simple de configurer une nomenclature afin que les instructions d’assemblage soient fidèlement reflétées et faciles à lire.

Les composants montés/non montés peuvent être visualisés dans le schéma et inclus dans la nomenclature de la variante PCB.

Variantes de production

En production en volume, les variantes de conception PCB sont le plus souvent utilisées pour gérer des références alternatives et des empreintes alternatives plutôt que des configurations DNI. Lorsqu’un composant privilégié devient indisponible ou qu’un remplaçant qualifié présente un motif de pastilles légèrement différent, la définition d’une variante de production permet à l’équipe d’ingénierie de formaliser cette substitution dans la base de données de conception au lieu d’émettre une documentation de dérogation informelle. Cette pratique permet de conserver la traçabilité des configurations alternatives et garantit que chaque fabrication en production est liée à une variante spécifique, documentée, avec son propre dossier de livrables.

Cette utilisation des variantes apporte une certaine agilité pendant la production afin de répondre aux perturbations de la chaîne d’approvisionnement et aux problèmes de contrôle qualité. Il arrive souvent qu’en production, une pièce particulière soit en rupture de stock ou qu’une empreinte doive être modifiée (par exemple, de LMC à MMC dans les passifs CMS) afin d’éliminer un défaut d’assemblage. Le passage à une nouvelle variante permet de mettre en œuvre rapidement les changements sans modifications majeures des fichiers de conception.

Dans ce cas, un dossier de livrables de conception PCB entièrement distinct devra être généré dans la base de données de conception pour chaque variante. Cela s’explique par le fait que les données de fabrication sont elles aussi souvent modifiées lors de la définition de la variante, comme dans le cas des changements d’empreinte. D’autres éléments de documentation peuvent également devoir être modifiés, comme les notes de fabrication et d’assemblage dans les plans maîtres.

Le meilleur logiciel de conception PCB pour gérer les variantes

La gestion des variantes est une fonctionnalité relativement récente qui a été entièrement implémentée dans Altium Designer, la plateforme logicielle de conception PCB la plus populaire et la plus performante du secteur. Les utilisateurs peuvent créer et modifier des variantes de conception à n’importe quelle étape du cycle de vie du produit et, en exploitant l’outil de génération de sorties basé sur des modèles dans les fichiers OutJob, ils peuvent générer instantanément des dossiers complets de fichiers de fabrication pour une variante de conception PCB.

Configuration des variantes dans Altium Designer

La configuration des variantes dans Altium Designer est gérée via la boîte de dialogue de gestion des variantes et ne nécessite que quelques étapes pour être correctement mise en place. Le processus suit une séquence cohérente, que la variante soit destinée au prototypage ou à la production.

• Ouvrez le projet et accédez à Project > Variants pour ouvrir la boîte de dialogue de gestion des variantes.
• Créez une nouvelle variante et attribuez-lui un nom unique et descriptif qui reflète son objectif ou son état de configuration.
• Sélectionnez les composants individuellement et attribuez-leur un état d’installation (monté ou non monté), des références alternatives ou des empreintes alternatives au niveau du composant.
• Vérifiez que le schéma et la nomenclature (BOM) reflètent correctement les paramètres de la variante avant de générer les sorties.
• Utilisez un fichier OutJob pour générer en une seule opération un dossier de sorties complet et spécifique à la variante, incluant les Gerbers, les plans d’assemblage et la nomenclature (BOM).

Ce flux de travail conserve toutes les définitions de variantes dans le fichier projet plutôt que de les disperser dans des feuilles de calcul externes ou des structures de dossiers, ce qui réduit considérablement la charge documentaire liée à la gestion de plusieurs configurations de cartes au cours du cycle de développement du produit.

Que vous ayez besoin de concevoir une électronique de puissance fiable ou des systèmes numériques avancés, utilisez l’ensemble complet des fonctionnalités de conception PCB d’Altium et ses outils de CAO de classe mondiale. Altium fournit la meilleure plateforme de développement de produits électroniques au monde, avec les meilleurs outils de conception PCB du secteur et des fonctionnalités de collaboration interdisciplinaire pour les équipes de conception avancées. Contactez un expert Altium dès aujourd’hui !