Création PCB

Circuits imprimés:verre epoxy.
Je présente par illustration des circuits imprimés que j’avais conçus et réalisés à le temps passé.
1 Schéma Électronique de hef 4011 et 4001

2 CI pour 3 EPROM  27c532 et 27256

3 MONTAGE de programmateur d’EPROM manuel 

4: CI pour NE555 EN MONOSTABLE

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8 coup d’œil sur mon programmateur d’EPROM manuel

9: CI pour flasher  deux voies avec HEF 4069 te fetmos 

10; CI  pour jeu de lumières six spots à commander de manière digital et analogique 

11: CI pou 2 EPROM 

12: Circuit Imprimé pour 3 eprom.

Concevoir et réaliser un circuit imprimé (PCB) est un processus qui demande de la méthode et de la rigueur. Voici une vue d’ensemble des étapes clés, allant de la conception à la fabrication :
Phase 1 : Conception du Schéma Électronique
* Définir les exigences du circuit :
* Fonction principale du circuit.
* Liste des composants nécessaires (résistances, condensateurs, circuits intégrés, etc.).
* Spécifications des composants (valeurs, tensions, courants, boîtiers).
* Tensions d’alimentation et courants requis.
* Interfaces avec d’autres systèmes.
* Contraintes de taille et de forme du PCB.
* Considérations environnementales (température, humidité).
* Dessiner le schéma électronique :
* Utiliser un logiciel de CAO électronique (EDA) comme KiCad, Eagle, Altium Designer, EasyEDA, etc.
* Placer les symboles des composants et les connecter électriquement en respectant la logique du circuit.
* Attribuer des références uniques à chaque composant (R1, C2, U3, etc.).
* Vérifier attentivement les connexions pour éviter les erreurs (courts-circuits, inversions de polarité, etc.).
* Ajouter des annotations et des informations claires sur le schéma.
Phase 2 : Conception du Circuit Imprimé (PCB Layout)
* Préparer le projet PCB :
* Importer le schéma électronique dans le logiciel de CAO PCB.
* Définir les dimensions et la forme du PCB (boîtier, contraintes mécaniques).
* Définir le nombre de couches (simple face, double face, multicouche). Le choix dépend de la complexité du circuit et de la densité des composants.
* Configurer les règles de conception (Design Rules – DRU) :
* Largeur minimale des pistes et espacement minimal entre les pistes et les pastilles.
* Taille des pastilles et des vias (trous de connexion entre les couches).
* Clearances autour des pastilles et des vias.
* Règles spécifiques pour les signaux d’alimentation et de masse.
* Placement des composants :
* Placer les empreintes (footprints) des composants sur le PCB.
* Optimiser le placement pour minimiser la longueur des pistes, éviter les croisements excessifs et faciliter le routage.
* Regrouper les composants fonctionnellement liés.
* Considérer l’orientation des composants (polarité, dissipation thermique).
* Laisser suffisamment d’espace pour le routage et les éventuelles modifications.
* Routage des pistes :
* Connecter électriquement les pastilles des composants en suivant le schéma électronique.
* Utiliser différentes largeurs de pistes en fonction du courant transporté (les pistes d’alimentation et de masse nécessitent souvent des largeurs plus importantes).
* Minimiser les angles droits dans les pistes pour éviter les réflexions de signaux haute fréquence.
* Utiliser des vias pour connecter les pistes entre les différentes couches (pour les PCB double face et multicouches).
* Assurer une bonne distribution de l’alimentation et de la masse (plans de masse et d’alimentation si nécessaire).
* Éviter les boucles de masse (ground loops).
* Ajout d’éléments supplémentaires (facultatif mais souvent recommandé) :
* Plan de masse (Ground Plane) : Une large surface de cuivre connectée à la masse, réduisant le bruit et améliorant l’intégrité du signal.
* Plan d’alimentation (Power Plane) : Similaire au plan de masse, pour distribuer l’alimentation.
* Silk Screen (Sérigraphie) : Texte et symboles imprimés sur le PCB pour identifier les composants, les connecteurs, les polarités, etc.
* Soldermask (Vernis épargne) : Couche protectrice appliquée sur le cuivre, laissant exposées uniquement les pastilles à souder.
* Test Points : Points d’accès pour les tests électriques.
* Marquages de fiducial : Petits repères utilisés par les machines d’assemblage automatique pour l’alignement précis.
* Vérification et optimisation :
* Vérification des règles de conception (DRC – Design Rule Check) : Le logiciel vérifie automatiquement si le layout respecte les règles définies (espacements, largeurs, etc.).
* Vérification du schéma par rapport au layout (ERC – Electrical Rule Check) : Certains logiciels peuvent vérifier la cohérence entre le schéma et le layout.
* Inspection visuelle : Examiner attentivement le layout pour détecter d’éventuelles erreurs ou améliorations possibles.
* Simulation (si nécessaire) : Simuler le comportement électrique du PCB (intégrité du signal, compatibilité électromagnétique – CEM).
* Génération des fichiers de fabrication (Gerber) :
* Exporter les fichiers Gerber (format standard de l’industrie) qui décrivent chaque couche du PCB (cuivre, soldermask, silk screen, perçages).
* Générer également le fichier de perçage (drill file) au format Excellon.
* Inclure un fichier de nomenclature (BOM – Bill Of Materials) listant tous les composants avec leurs références, quantités et fabricants (si nécessaire pour l’assemblage).
* Fournir un fichier de placement des composants (Pick and Place) si l’assemblage est automatisé.
Phase 3 : Fabrication du Circuit Imprimé
* Choisir un fabricant de PCB :
* Comparer les prix, les délais de fabrication, la qualité, les services offerts (tests électriques, assemblage).
* Fournir les fichiers Gerber, le fichier de perçage et les spécifications du PCB au fabricant.
* Processus de fabrication typique (pour un PCB double face) :
* Découpe du substrat : Le matériau de base (FR-4, etc.) est coupé à la taille requise.
* Perçage : Les trous pour les composants et les vias sont percés.
* Métallisation des trous (PTH – Plated Through Hole) : Une fine couche de cuivre est déposée dans les trous pour assurer la connexion électrique entre les couches.
* Photolithographie (Image Transfer) : Une résine photosensible est appliquée sur les couches de cuivre. Un film représentant le motif des pistes est exposé à la lumière UV, durcissant les zones à conserver.
* Gravure (Etching) : Le cuivre non protégé par la résine durcie est

éliminé chimiquement, laissant apparaître les pistes et les pastilles.
* Dépouillement de la résine : La résine restante est enlevée.
* Application du soldermask : Une couche de vernis épargne est appliquée, laissant les pastilles exposées.
* Application de la sérigraphie (Silk Screen) : Les informations textuelles et les symboles sont imprimés.
* Finition de surface : Une fine couche protectrice (HASL, ENIG, etc.) est appliquée sur les pastilles pour améliorer la soudabilité et la résistance à l’oxydation.
* Découpe finale et tests (facultatif) : Le PCB est découpé à sa forme finale et peut être soumis à des tests électriques.
Phase 4 : Assemblage des Composants (facultatif)
* Fournir les composants et le PCB assemblé au fabricant (ou assembler soi-même) :
* Si l’assemblage est sous-traité, fournir la nomenclature (BOM) et éventuellement le fichier de placement des composants.
* Processus d’assemblage typique :
* Application de pâte à souder (pour les composants CMS – Composants Montés en Surface) : La pâte à souder est déposée sur les pastilles.
* Placement des composants : Les composants sont placés sur le PCB manuellement ou à l’aide de machines automatiques (Pick and Place).
* Soudage : Les composants sont soudés au PCB (soudage à la vague pour les composants traversants, refusion pour les CMS).
* Inspection et tests : Les soudures sont inspectées et le circuit assemblé est testé fonctionnellement.
Conseils importants :
* Commencer simple : Pour un premier projet, choisissez un circuit peu complexe avec peu de composants.
* Bien comprendre les datasheets des composants : Elles contiennent des informations cruciales pour le placement et le routage.
* Être méticuleux : La précision est essentielle à chaque étape.
* Utiliser des ressources d’apprentissage : De nombreux tutoriels, articles et forums sont disponibles en ligne.
* Ne pas hésiter à demander de l’aide : La communauté des makers et des électroniciens est souvent très serviable.
* Prototyper : Il est fortement recommandé de réaliser un prototype pour tester le circuit avant de lancer une production plus importante.
La conception et la réalisation de circuits imprimés peuvent sembler complexes au début, mais avec de la pratique et une approche méthodique, vous serez en mesure de créer vos propres circuits électroniques personnalisés.