Qu’est-ce que la création de composants pour circuit imprimé ?

Zachariah Peterson
|  Créé: September 7, 2021  |  Mise à jour: October 8, 2021
Introduction à la création de composants pour circuit imprimés

Tous les appareils électroniques fonctionnent grâce à des composants. Il est possible de créer des modèles de ces composants pour les utiliser dans les programmes de CAO (Conception Assistée par Ordinateur). Tous les composants de PCB contiennent des ensembles d'informations bien précis, enregistrés dans des symboles de schéma, l'empreinte du PCB, et les modèles 3D du composant. Chaque composant doit contenir ces informations pour pouvoir être affiché, disposé et routé dans une conception de circuit imprimé. Une question revient néanmoins systématiquement : quelles sont précisément les fonctionnalités d'un composant PCB et comment sont-elles créées ?

La création de composants de circuits imprimés est un processus simple qui ne nécessite que quelques outils de CAO standard. Les données de composants sont créées en dessinant des informations spécifiques dans une application de CAO. Elles sont ensuite stockées dans une bibliothèque afin de pouvoir être réutilisées dans d'autres projets. Cet article revient en détail sur la création des composants de circuits imprimés et sur certains des outils de CAO utilisables dans votre logiciel de conception pour créer vos composants.

Sélection des composants de circuit imprimé dont vous avez besoin

La sélection des composants est une étape importante du processus d'ingénierie préliminaire. Vous devez avoir accès aux données adéquates de la chaîne d'approvisionnement ainsi qu'aux spécifications électriques de vos composants. Il est également nécessaire de vous assurer de la disponibilité de tous les composants que vous sélectionnez pour votre carte : vérifiez qu'ils sont toujours en stock et qu'ils peuvent être obtenus auprès des sources agréées. Les données techniques relatives à vos composants vous seront également utiles pour créer des modèles de CAO, effectuer des simulations et concevoir des boîtiers, selon vos besoins.

Le symbole ou l'empreinte ne sont pas obligatoirement fournis avec le composant qui serait idéal pour votre carte. Dans ce cas, vous devrez créer manuellement ces données de CAO. Les logiciels de conception de circuits imprimés proposent des utilitaires qui permettent de créer les éléments de base de n'importe quel composant électronique afin de pouvoir les intégrer à votre routage de PCB.

Information importante relative aux composants PCB

Le symbole du schéma et l'empreinte du circuit imprimé sont les deux éléments principaux constitutifs d'un composant. Les symboles du schéma sont utilisés en phase d'ingénierie préliminaire pour définir la connectivité dans vos schémas ainsi que les signaux correspondants dans le routage de votre PCB. Ces symboles ne contiennent aucune information physique relative à la conception, mais uniquement les connexions électriques à établir dans un circuit imprimé.

Schéma d’un composant de circuit imprimé
Schéma d’un composant de PCB

L'empreinte du circuit contient en revanche les informations physiques requises pour l'afficher dans un dessin en 2D. Ces informations seront utilisées ultérieurement pour créer les fichiers Gerber et les données d'assemblage lors du routage de votre PCB. Les données que vous intégrez à l'empreinte de votre circuit doivent contenir les informations exactes relatives à la pastille et au boîtier. Elles sont disponibles dans les fiches techniques des composants.

Exemple d’empreinte d’un composant de circuit électronique
Exemple d’empreinte d’un composant de PCB. L’empreinte de ce composant montre le contour du composant sur la sérigraphie et les trous utilisés pour monter le composant.

Le tableau ci-dessous liste les données à ajouter aux symboles de schéma et aux empreintes du PCB pour garantir la fidélité de vos schémas et du routage de votre circuit imprimé.

Informations relatives au composant

Symbole de schéma

Empreinte du PCB

Référence du fabricant

X

 

Informations relatives au fournisseur

X

 

Motif géométrique

 

X

Esquisse du boîtier

 

X

Désignation des broches

X

X

Nom des broches

X

X

Informations relatives à la sérigraphie

 

X

Données relatives au masque de soudure

 

X

Définitions des E/S sur les broches

X

 

Le dernier élément important d'un composant de circuit électronique est le modèle 3D. Bien qu'il ne soit pas obligatoire pour pouvoir fabriquer le circuit imprimé, les conceptions modernes utilisent souvent des vérifications mécaniques et des visualisations en 3D plus poussées. Les outils de CAO mécanique peuvent servir à concevoir le boîtier, contrôler les interférences mécaniques et créer la forme de la carte pour le routage du circuit.

Un composant de circuit imprimé doit contenir ces 3 éléments : un symbole de schéma, une empreinte, et un modèle 3D.
Un composant de circuit imprimé doit contenir ces 3 éléments : un symbole de schéma, une empreinte, et un modèle 3D.

Création de bibliothèques de composants électroniques

Une fois que les composants d'un circuit imprimé sont créés, ils sont généralement regroupés dans une bibliothèque. Grâce à elle, le concepteur peut ajouter dans un seul fichier toutes les données relatives aux composants qui sont nécessaires au routage du PCB ainsi que diverses feuilles de schéma. Les données du composant peuvent alors être partagées avec un collaborateur, un fabricant ou un client, selon les besoins.

Les bibliothèques contiennent également des symboles de schéma, des empreintes ou des composants complets (symboles et empreintes PCB). Bon nombre d'entreprises qui ont besoin de suivre des milliers de composants dans différents projets embauchent généralement un gestionnaire de bibliothèque à temps plein. Cette personne doit s'assurer que toutes les données des composants sont exactes, complètes et à jour avant de les inclure au nouveau projet d'un client. Pour que les nouvelles conceptions puissent être produites à grande échelle si nécessaire, il est important de contrôler la précision des données et de vérifier qu'elles ne sont pas obsolètes.

Une fois tous les composants créés et les données de conception vérifiées, vous pouvez ajouter les composants dans vos schémas et votre routage PCB. Les bibliothèques sont essentielles pour garantir que chaque conception que vous créez utilise des données de composants précises et à jour.

Données de composants dans les schémas et exemple de routage de PCB

Il est possible d'utiliser les composants et les bibliothèques dans un nouveau projet dès qu'ils sont créés. La réutilisation de composants existants et validés permet de réduire le temps de conception lors d'un nouveau projet. Pour réutiliser un composant, importez-le simplement des bibliothèques existantes et placez-le à l'emplacement de votre choix dans le schéma.

Lorsque les composants utilisés au sein d'une conception disposent de modèles 3D (habituellement avec des fichiers STEP), il est possible de vérifier la conception en 3D directement dans votre logiciel de conception de PCB. Une fois le routage du PCB effectué, les contraintes mécaniques qui s'appliquent aux composants doivent être étudiées afin de s'assurer de l'absence d'interférence ou de collision entre les différents composants, la carte et le boîtier. Les meilleurs outils de conception de circuits imprimés permettent de vérifier automatiquement les espacements et les interférences en 3D par extraction directe des données de conception en 2D et 3D depuis les bibliothèques de votre PCB.

Exemple de visualisation de composants de PCB en 3D dans Altium Designer
Altium Designer permet aux utilisateurs de voir leurs composants en 3D sur le PCB

Les fonctionnalités de conception incluses dans Altium Designer® facilitent grandement la création de composants pour PCB, l'approvisionnement, la gestion et bien d'autres tâches. Chaque utilisateur Altium dispose d'un accès à un espace de travail dédié dans Altium 365™ qui permet d'enregistrer et de partager avec des collaborateurs des projets, les données des composants, les données de fabrication et d'autres documents relatifs aux projets. Altium Designer s'intègre également aux applications de CAO mécanique et de simulation habituelles, ce qui vous permet de vous lancer dans la conception de systèmes tout en prenant en compte les contraintes mécaniques de votre boîtier et de vos composants.

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A propos de l'auteur

A propos de l'auteur

Zachariah Peterson possède une vaste expérience technique dans le milieu universitaire et industriel. Avant de travailler dans l'industrie des PCB, il a enseigné à la Portland State University. Il a dirigé son M.S. recherche sur les capteurs de gaz chimisorptifs et son doctorat en physique appliquée, recherche sur la théorie et la stabilité du laser aléatoire. Son expérience en recherche scientifique couvre des sujets tels que les lasers à nanoparticules, les dispositifs électroniques et optoélectroniques à semi-conducteurs, les systèmes environnementaux et l'analyse financière. Ses travaux ont été publiés dans diverses revues spécialisées et actes de conférences et il a écrit des centaines de blogs techniques sur la conception de PCB pour de nombreuses entreprises. Zachariah travaille avec d'autres sociétés de PCB fournissant des services de conception et de recherche. Il est membre de l'IEEE Photonics Society et de l'American Physical Society

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