Introduction

Bienvenue dans ce tutoriel complet sur la conception de circuits imprimés avec Altium Designer. Ce guide vous guide pas à pas pour transformer votre schéma en un circuit imprimé professionnel, prêt pour la fabrication. Que vous conceviez votre premier circuit imprimé ou que vous souhaitiez perfectionner vos compétences, ce tutoriel couvre toutes les étapes essentielles avec des exemples pratiques.

Altium Designer est un logiciel de conception de circuits imprimés (PCB) de référence, utilisé par des milliers d'ingénieurs et d'entreprises dans le monde entier. Ses fonctionnalités avancées permettent une conception efficace, des cartes simples à deux couches aux systèmes multicouches complexes. Ce tutoriel propose une approche pratique à travers un projet concret de régulateur de tension, vous permettant ainsi de comprendre les procédures et le raisonnement qui sous-tend chaque décision.

Ce que vous apprendrez

En suivant ce tutoriel, vous maîtriserez :

• Flux de travail complet de conception de circuits imprimés, du schéma aux fichiers de fabrication
• Importation de schémas dans l'éditeur de circuits imprimés à l'aide d'ordres de modification technique (ECO)
• Placement stratégique des composants pour un routage optimal et une intégrité du signal garantie.
• Configuration des règles de conception pour garantir la fabricabilité
• techniques de routage manuelles et interactives
• Création du plan de masse et gestion des coulées de cuivre
• Vérification et résolution des violations des règles de conception (DRC)
• Préparation des fichiers de fabrication finaux et de visualisation 3D

Pré-requis :

Avant de commencer ce tutoriel, assurez-vous d'avoir :

• Altium Designer installé (version 20 ou ultérieure recommandée)
• Connaissances de base des schémas électroniques et des symboles des composants
• Un schéma finalisé, prêt pour le routage du circuit imprimé.
• La connaissance de l'interface d'Altium Designer (utile mais non requise)
• Spécifications de conception du fabricant de circuits imprimés (largeur des pistes, espacement, dimensions des vias)

Aperçu d'un exemple de projet

Ce tutoriel utilise un exemple pratique : un circuit régulateur de tension LM7805 simple mais complet. Ce projet illustre tous les concepts fondamentaux de la conception de circuits imprimés tout en restant accessible aux débutants. Le circuit convertit une tension continue élevée (7-35 V) en une tension de sortie stable de 5 V, une fonction souvent requise dans de nombreux projets électroniques. Un guide pas à pas sur l’utilisation du logiciel Altium Designer est également fourni. Ses différentes fonctions et caractéristiques sont présentées.

Spécifications du projet :

• Circuit : Régulateur de tension linéaire LM7805 avec filtrage d'entrée/sortie
• Composants : Environ 10 à 15 pièces, dont des circuits intégrés, des condensateurs, des résistances et des LED.
• Dimensions du circuit imprimé : 50 mm × 40 mm (conception compacte adaptée au prototypage)
• Nombre de couches : Conception à 2 couches (couches de cuivre supérieure et inférieure)
• Complexité : Accessible aux débutants tout en démontrant des techniques professionnelles

Création d'un nouveau document PCB

La première étape de la conception d'un circuit imprimé consiste à créer un nouveau document PCB au sein de votre projet Altium Designer existant. Ce document sera lié à votre schéma, permettant ainsi la synchronisation automatique des composants et des connexions via le système de gestion des modifications techniques. Vous pouvez créer un nouveau projet dans Altium Designer à l'aide de la boîte de dialogue « Créer un projet » (Fichier » Nouveau » Projet).

Ajout d'un circuit imprimé à un projet existant

Dans le panneau Projets (généralement situé à gauche de l'interface Altium), vous verrez la structure de votre projet, y compris le schéma. Pour ajouter un nouveau document de circuit imprimé, faites un clic droit sur le nom de votre projet en haut du panneau. Dans le menu contextuel qui apparaît, sélectionnez « Ajouter au projet » puis « PCB ». Altium créera alors un document de circuit imprimé vierge et l'ajoutera à la structure de votre projet.

Enregistrez immédiatement ce nouveau fichier PCB sous un nom descriptif correspondant à votre projet. Par exemple, si votre projet s'appelle « Régulateur_de_tension », nommez le fichier PCB « Régulateur_de_tension_PCB.PcbDoc ». Enregistrez-le dans le même répertoire que votre schéma pour une meilleure organisation des fichiers. Cette convention de nommage facilite la gestion de plusieurs fichiers de conception.

Comprendre l'interface de l'éditeur de PCB

Au démarrage de l'éditeur de circuits imprimés, vous verrez une zone de travail noire (couleur d'arrière-plan par défaut, configurable dans les préférences). L'interface se compose de plusieurs éléments clés : l'espace de travail principal au centre, où vous concevrez votre circuit imprimé ; le panneau Projets à gauche, affichant la structure de votre projet ; le panneau Circuit imprimé (généralement à droite), permettant un accès rapide aux calques et aux objets ; le panneau Propriétés pour visualiser et modifier les propriétés des objets ; et le panneau Messages en bas, affichant les avertissements et les erreurs.

La barre d'outils supérieure contient les commandes les plus fréquemment utilisées pour le placement, le routage et l'affichage. Familiarisez-vous avec les onglets de calques en bas de l'espace de travail. Ils permettent de basculer rapidement entre les calques de cuivre, la sérigraphie, le vernis épargne et les autres calques du circuit imprimé. La barre d'état tout en bas affiche les coordonnées du curseur et le calque actif, informations essentielles lors de la conception du circuit imprimé.

Importation du schéma dans la disposition du circuit imprimé

Le système de gestion des modifications techniques (ECO) d'Altium Designer garantit une synchronisation précise entre votre schéma et votre circuit imprimé. Ce processus convertit tous les composants, connexions (réseaux), règles de conception et autres informations du schéma dans l'environnement du circuit imprimé, préservant ainsi l'intégrité de la conception tout au long du cycle de vie du projet.

Conception → Importer les modifications du schéma

Avec votre document PCB ouvert (cliquez sur son onglet si plusieurs documents sont ouverts), accédez au menu Conception dans la barre de menu supérieure. Sélectionnez « Importer les modifications depuis [NomDeVotreProjet].PrjPcb ». Le nom du projet correspond à votre projet actuel. Cette action lance le processus ECO, qui compare votre schéma à l'état actuel du PCB et identifie les éléments à ajouter, supprimer ou modifier.

La boîte de dialogue « Ordre de modification technique » s'affiche, présentant la liste complète des modifications qui seront apportées à votre circuit imprimé. Cette étape est cruciale : prenez le temps de bien comprendre les modifications identifiées par Altium avant de procéder à leur exécution.

Examen des ordres de modification technique (ECO)

La boîte de dialogue ECO affiche les modifications de manière structurée. La section « Ajouter un composant » liste tous les composants de votre schéma qui seront ajoutés au circuit imprimé ; vérifiez que tous les composants attendus sont présents (circuits intégrés, résistances, condensateurs, connecteurs, etc.). Vérifiez les références des composants (U1, R1, C1, etc.) pour vous assurer qu'il n'en manque aucun.

La section « Ajouter un réseau » affiche toutes les connexions électriques de votre schéma. Chaque nom de réseau correspond à une connexion de votre circuit (VCC, GND, noms de signaux, etc.). Les avertissements apparaissent en jaune ; ils signalent généralement des problèmes mineurs, comme des broches non connectées. Les erreurs apparaissent en rouge et doivent être résolues avant de poursuivre. Parmi les avertissements courants, on trouve les broches d'alimentation non connectées des circuits intégrés, ce qui peut être intentionnel dans votre conception.

Avant d'appliquer les modifications, cliquez sur le bouton « Valider les modifications » en bas de la boîte de dialogue. Cette action effectue une dernière vérification afin de détecter tout problème susceptible d'empêcher l'importation. Une coche verte indique que la validation a réussi. En cas d'erreur, retournez à votre schéma pour corriger les problèmes, puis relancez le processus d'importation.

Mise en œuvre des changements

Une fois la validation réussie, cliquez sur le bouton « Exécuter les modifications ». Altium traite chaque modification, ajoutant les composants et les connexions à votre circuit imprimé. Des indicateurs de progression s'affichent pendant l'importation. Une fois l'opération terminée, tous les composants de votre schéma apparaissent dans l'espace de travail du circuit imprimé, initialement empilés dans un rectangle appelé « Emplacement ».

Les fines lignes blanches ou grises reliant les pastilles des composants, formant un réseau complexe, deviennent visibles et représentent les connexions électriques de votre schéma. Ces lignes indiquent quelles pastilles doivent être reliées par des pistes de cuivre lors du routage. Ce réseau sert de guide visuel tout au long du processus de routage et disparaît au fur et à mesure que vous effectuez chaque connexion.

Forme et configuration du plateau

Définir le contour physique de la carte et configurer ses paramètres de base constituent les fondements de son implantation. La forme de la carte détermine les limites physiques à l'intérieur desquelles tous les composants et les pistes doivent s'insérer, tandis que ses propriétés influent sur la faisabilité de la fabrication et les performances électriques.

Définition des contours du conseil d'administration

Le contour du circuit imprimé définit sa forme et ses dimensions. Dans ce tutoriel, nous allons créer un circuit imprimé rectangulaire simple de 50 mm × 40 mm. Accédez au menu Conception et sélectionnez « Forme du circuit imprimé », puis « Définir à partir des objets sélectionnés ». Vous pouvez également dessiner le contour manuellement à l'aide de Importer → Ligne, en veillant à sélectionner le calque du circuit imprimé (également appelé calque d'exclusion) dans la liste déroulante des calques.

Pour tracer manuellement un contour rectangulaire, cliquez sur le premier coin de la forme souhaitée, puis sur le deuxième coin, et ainsi de suite. Double-cliquez ensuite sur le dernier coin pour fermer le rectangle. Altium reconnaît ce contour fermé comme le bord de votre circuit imprimé. Le contour apparaît comme un trait épais, distinct des pistes classiques. Cette limite crée une zone d'exclusion empêchant le placement de composants et de pistes en dehors de la zone du circuit imprimé.

Configuration et propriétés du plateau

Accédez à la configuration précise du circuit imprimé via Conception → Options du circuit imprimé. Cette boîte de dialogue offre un contrôle complet des dimensions du circuit imprimé, des paramètres de la grille et des préférences d'affichage. Définissez précisément les dimensions du circuit imprimé si vous avez dessiné le contour manuellement ou si vous devez ajuster un contour existant. Pour notre projet, assurez-vous que les dimensions sont exactement de 50 mm de largeur × 40 mm de hauteur.

Les paramètres de grille ont un impact considérable sur l'efficacité du placement et du routage. La grille recommandée pour les circuits imprimés courants est de 25 mil (0.635 mm) ou 50 mil (1.27 mm). Les pastilles des composants sont généralement espacées de 50 ou 100 mil ; l'utilisation de valeurs de grille compatibles facilite donc l'alignement. Choisissez l'unité de mesure (millimètres) en fonction de votre bibliothèque de composants et de vos préférences. La plupart des conceptions modernes utilisent le système métrique (mm).

Permettre « Alignement sur la grille » Pour un placement et un routage des composants plus précis et professionnels, vous pouvez désactiver temporairement l'alignement sur la grille en maintenant la touche Ctrl enfoncée lors du placement ou du déplacement d'objets, lorsque la précision est essentielle.

Gestionnaire de pile de couches

L'empilement des couches définit la structure physique de votre circuit imprimé, notamment le nombre de couches de cuivre, leur épaisseur et le matériau diélectrique isolant qui les sépare. Accédez à cette configuration essentielle via Conception → Gestionnaire d'empilement des couches. Pour notre circuit imprimé à deux couches, l'empilement comprend une couche de cuivre supérieure, un matériau diélectrique central (généralement de la fibre de verre FR-4) et une couche de cuivre inférieure.

L'épaisseur du cuivre doit être de 1 oz (35 micromètres), une valeur standard chez la plupart des fabricants de circuits imprimés, offrant une bonne capacité de transport de courant pour les circuits courants. L'épaisseur du diélectrique pour une carte double couche est généralement de 1.6 mm, le noyau FR-4 occupant la majeure partie de cette dimension. Le matériau FR-4 possède une constante diélectrique (εr) d'environ 4.5 à 1 MHz, importante pour les conceptions haute fréquence, mais moins critique pour notre régulateur de tension.

Consultez les spécifications de votre fabricant de circuits imprimés pour vous assurer que votre empilage correspond à ses capacités. Certains fabricants imposent des épaisseurs minimales de cuivre (inférieures à 1 g) ou des épaisseurs maximales pour une production fiable. Un empilage correctement configuré dès le départ vous évitera des modifications coûteuses par la suite.

Définition des règles de conception

Les règles de conception sont essentielles à la fabricabilité et aux performances électriques des circuits imprimés. Elles définissent les contraintes relatives à la largeur des pistes, aux espacements entre les composants, aux dimensions des vias et à d'autres paramètres importants. Une configuration adéquate des règles de conception permet d'éviter les problèmes de fabrication et garantit une production fiable de votre carte. Le système de règles de conception d'Altium utilise une hiérarchie de priorités : en cas de conflit, les règles spécifiques prévalent sur les règles générales.

Règles de conception d'ouverture

Accédez au système complet de règles de conception via Conception → Règles. La boîte de dialogue Règles de conception s'ouvre, affichant les catégories de règles sous forme d'arborescence à gauche. Ces catégories incluent : Électrique (pour l'intégrité du signal), Routage (pour les pistes et les vias), Fabrication (pour les contraintes de fabrication), Haute vitesse (pour le contrôle d'impédance), Placement (pour l'espacement des composants) et Intégrité du signal (pour les simulations avancées).

Chaque règle possède un niveau de priorité : les règles de priorité élevée prévalent lorsqu’il existe plusieurs règles susceptibles de s’appliquer au même objet. Cette hiérarchie permet de définir des valeurs par défaut générales (faible priorité) et des exceptions spécifiques (haute priorité) pour les réseaux ou les classes de composants.

Règles essentielles à configurer

Plusieurs règles doivent être configurées avant de commencer la conception du circuit imprimé. Les plus critiques influent sur la fabricabilité et la sécurité électrique. Chaque fabricant de circuits imprimés publie ses capacités de conception ; utilisez ces spécifications pour définir vos règles de manière appropriée.

A. Contrainte de dégagement

L'espacement minimal (ou dégagement) définit la distance minimale entre les éléments en cuivre (pistes, pastilles, polygones, etc.). Dans l'arborescence des règles, accédez à Routage → Espacement. Définissez une valeur minimale d'espacement en fonction des capacités de votre fabricant : généralement 0.2 mm (8 mils) pour une fabrication standard ou 0.15 mm (6 mils) pour les procédés avancés. Cet espacement permet d'éviter les courts-circuits lors de la fabrication et de l'utilisation.

Il est conseillé de définir des règles d'isolement distinctes pour les différents niveaux de tension. Les circuits haute tension (supérieure à 50 V) nécessitent des isolements plus importants afin d'éviter les arcs électriques. Vous pouvez créer des règles spécifiques à chaque réseau en définissant des classes de réseaux (par exemple, « Réseaux d'alimentation » incluant VCC et VIN) et en appliquant des valeurs d'isolement différentes à ces classes. Pour notre régulateur 5 V, l'isolement standard est suffisant pour tous les réseaux.

B. Contrainte de largeur

Les règles de largeur des pistes définissent les dimensions acceptables pour le routage. Accédez à Routage → Largeur. Pour les pistes de signal, définissez la largeur minimale à 0.15 mm (6 mil), la largeur préférée à 0.25 mm (10 mil) et la largeur maximale à 2 mm. La largeur préférée est celle utilisée par défaut par Altium lors du routage interactif ; le choix de 0.25 mm offre un bon compromis entre capacité de transport de courant et encombrement.

Les pistes d'alimentation nécessitent une attention particulière. Définissez une règle de largeur spécifique pour les réseaux d'alimentation (VCC, VIN, VOUT, GND si vous n'utilisez pas de cuivre coulé). Prévoyez un minimum de 0.5 mm, une valeur recommandée de 0.8 à 1 mm et un maximum de 2 mm ou plus. Des pistes plus larges réduisent la résistance et la chute de tension, deux facteurs essentiels pour la distribution de l'énergie. Calculez la largeur de piste requise en fonction du courant prévu, en utilisant la norme IPC-2221 ou des calculateurs de largeur de piste en ligne.

C. Style de routage via

Les vias relient les pistes entre différentes couches de cuivre. Accédez à Routage → Style de via pour configurer les paramètres des vias. Définissez le diamètre du via (la pastille de cuivre autour du trou) à 0.6 mm et le diamètre du trou (le trou percé dans la carte) à 0.3 mm. Cette configuration offre un anneau de 0.15 mm (le cuivre restant autour du trou après le perçage), ce qui correspond aux exigences minimales de la plupart des fabricants.

Les vias de plus grand diamètre (0.8 mm / 0.4 mm de profondeur) offrent une meilleure fiabilité et une capacité de transport de courant supérieure, mais occupent davantage d'espace sur la carte. Les vias de plus petit diamètre (0.4 mm / 0.2 mm de profondeur) permettent un gain de place, mais peuvent engendrer des coûts de fabrication supplémentaires. Pour notre carte simple à deux couches, les vias de 0.6 mm / 0.3 mm constituent un excellent compromis.

D. Règles de fabrication

Les règles de fabrication confirment que votre conception peut être fabriquée de manière fiable. Définissez l'épaisseur minimale de l'anneau annulaire à 0.15 mm. (Fabrication → Anneau annulaire minimum)Cela garantit qu'il reste suffisamment de cuivre autour des trous percés après les tolérances de fabrication. Configurer les contraintes de taille des trous (Fabrication → Taille du trou) avec un minimum de 0.2 mm et un maximum de 6 mm pour correspondre aux capacités typiques des forets.

Réglage du jeu entre les trous (Fabrication → Jeu entre les trous) Un espacement d'au moins 0.5 mm est recommandé. Cet espacement évite la casse du foret lors de la fabrication et garantit une résistance suffisante du circuit imprimé. Consultez toujours les spécifications techniques du fabricant de circuits imprimés choisi et définissez des règles qui respectent, voire dépassent, ses exigences.

Stratégie de placement des composants

Le placement des composants est une étape cruciale de la conception des circuits imprimés. Un placement inadéquat peut rendre le routage difficile, voire impossible, et engendrer des problèmes d'intégrité du signal, des interférences électromagnétiques et des dysfonctionnements thermiques. Un placement optimal simplifie le routage et améliore les performances de la carte. Il est donc essentiel de planifier soigneusement le placement des composants avant de commencer le routage. Il est en effet beaucoup plus facile de les déplacer à ce stade qu'une fois le routage entamé.

Éléments d'organisation (pièce)

Après l'importation à partir du schéma, tous les composants apparaissent empilés dans un contour rectangulaire « Pièce ». Passez en mode Disposition 2D s'il n'est pas déjà actif (Affichage → Passez en mode 2D ou appuyez sur la touche « 2 ». La fonction « Pièce » regroupe initialement les composants importés. Pour commencer leur placement, vous devrez les espacer afin d'y accéder plus facilement.

Utilisez le Outils → Placement des composants → Organiser Altium répartit automatiquement les composants dans l'espace de travail. Les composants sont disposés en grille à l'extérieur du contour de votre carte. Vous bénéficiez ainsi d'une visibilité optimale de tous les éléments et il est plus facile de les sélectionner et de les positionner. Vous pouvez également déplacer manuellement les composants hors de la zone de travail, un par un.

Composants mobiles et rotatifs

Pour déplacer un composant, cliquez dessus et faites-le glisser jusqu'à l'emplacement souhaité. Les composants s'alignent automatiquement sur la grille, ce qui facilite leur positionnement. Pendant le déplacement d'un composant, appuyez sur la touche correspondante. barre d'espace pour le faire tourner par incréments de 90 degrésContinuez d'appuyer sur la barre d'espace jusqu'à ce que l'orientation des composants vous convienne. La plupart des composants rectangulaires, comme les circuits intégrés, doivent être alignés avec les bords de la carte, tandis que les composants comme les condensateurs peuvent être pivotés pour optimiser le routage.

Pour un positionnement précis, appuyez TAB Faites glisser un composant pour ouvrir son panneau de propriétés. Vous pouvez alors saisir ses coordonnées X et Y exactes, définir sa rotation selon n'importe quel angle (et non plus seulement par incréments de 90 degrés) et ajuster d'autres paramètres. Cette fonctionnalité est particulièrement utile pour placer des composants de manière symétrique ou à des distances précises.

Utilisez le Affichage → Grilles → Magnétisme Utilisez l'outil Grille pour activer/désactiver l'alignement sur la grille. Désactivez temporairement l'alignement lorsque vous avez besoin d'un positionnement précis, puis réactivez-le pour les opérations de placement générales. Alignez plusieurs composants horizontalement ou verticalement à l'aide de l'outil Grille. Édition → Aligner → Aligner à gauche/à droite/en haut/en bas après avoir sélectionné les composants tout en maintenant la touche Maj.

Réglage du désignateur et de la sérigraphie

Chaque composant possède un identifiant (R1, C1, U1, etc.) imprimé sur la sérigraphie. Ces étiquettes sont essentielles pour l'assemblage et le dépannage de la carte, mais peuvent encombrer votre circuit imprimé si elles sont mal positionnées. Cliquez et faites glisser les identifiants pour les déplacer indépendamment de leurs composants. Positionnez-les de manière à ce qu'ils soient lisibles sans masquer les pastilles, les pistes ou d'autres composants.

Les repères appartiennent à la couche supérieure (ou inférieure pour les composants situés en dessous). Assurez-vous que tous les repères sont visibles et correctement orientés ; le texte horizontal est plus lisible. Si une zone de la carte est trop encombrée, envisagez de déplacer certains repères vers la couche de sérigraphie inférieure, même si cela complexifie légèrement la vérification de l'assemblage.

Vérifiez la taille de la police des désignateurs (généralement de 1 à 1.5 mm de hauteur) pour une bonne lisibilité. Un texte très petit (moins de 0.8 mm) peut être difficile à imprimer clairement. Un texte trop grand gaspille de l'espace sur le plateau. Utilisez Affichage → Afficher → Désignateurs pour afficher ou masquer les désignateurs lorsque vous souhaitez une vue dégagée de votre mise en page.

Agencement final des composants

Dans notre circuit régulateur de tension, le placement optimisé du circuit intégré LM7805 le centre de la carte favorise une bonne dissipation thermique. Les condensateurs d'entrée (C1 et C2) sont placés juste à côté de la broche d'entrée (broche 1) du circuit intégré, minimisant ainsi la boucle de courant haute fréquence. Les condensateurs de sortie (C3 et C4) sont positionnés près de la broche de sortie (broche 3) pour la même raison.

Le connecteur d'entrée (J1) se trouve sur le bord gauche de la carte, le connecteur de sortie (J2) sur le bord droit. Les composants indicateurs (LED1, R1) sont positionnés près de la section de sortie. Les connexions de masse de tous les composants forment un chemin de retour naturel, que nous relierons par des plans de masse plutôt que par des pistes individuelles dans les sections suivantes.

Avant de procéder au routage, effectuez les vérifications suivantes : tous les composants sont bien à l’intérieur du contour de la carte ; les composants fonctionnellement liés sont regroupés ; le flux des signaux est logique ; les pistes de routage présentent un minimum d’entrecroisements ; tous les repères sont lisibles et correctement positionnés. Modifier le placement après le routage est fastidieux et il est frustrant d’investir du temps dès le départ dans un placement optimal.

Routage des circuits imprimés – Connexion des composants

Le routage crée des pistes de cuivre qui relient électriquement les pastilles des composants conformément à votre schéma. C'est à cette étape que votre circuit prend forme. Altium propose des outils de routage interactifs performants qui allient contrôle manuel et assistance intelligente.

Comprendre les couches de routage

Notre carte double couche comporte deux couches de cuivre pour le routage : la couche supérieure (généralement en rouge) et la couche inférieure (généralement en bleu). Appuyez sur la touche + pendant le routage pour passer de la couche supérieure à la couche inférieure ; appuyez sur – pour passer de la couche inférieure à la couche supérieure. Altium place automatiquement un via au point de commutation.

Principes de base du routage manuel

Le routage interactif est accessible via Route → Routage interactif ou en appuyant sur Ctrl+W. Cliquez sur une pastille non routée pour démarrer le routage à partir de ce point. Appuyez sur la barre d'espace pendant le routage pour parcourir les différents modes : angles de 90°, angles de 45° et routage à angle libre. Pour les cartes professionnelles, utilisez exclusivement le routage à 45°.

Acheminement des pistes d'alimentation et de masse

Les pistes de distribution d'énergie transportent des courants plus élevés et nécessitent des pistes plus larges. Commencez par les tracer, en utilisant des largeurs de piste de 0.8 mm à 1.0 mm. Appuyez sur la touche TAB pendant le routage pour ouvrir les propriétés et modifier la valeur de la largeur.

Création du plan de masse (coulée de cuivre)

Un plan de masse est une large surface de cuivre reliée à la masse, offrant un chemin de retour à faible impédance et réduisant les interférences électromagnétiques. Au lieu de tracer des pistes de masse individuelles, on utilise un bain de cuivre qui connecte automatiquement toutes les pastilles de masse.

Définition du polygone au sol

Accédez à l'outil de remplissage polygonal via Importer → Remplissage polygonal ou appuyez sur P puis G. Cliquez sur le périmètre de votre plateau pour définir la zone de remplissage. Double-cliquez pour terminer le polygone et ouvrir la boîte de dialogue des propriétés.

Configuration des propriétés du polygone

Définissez Net sur « GND » pour associer ce polygone à la masse. Définissez Layer sur « Top Layer ». Sélectionnez « Relief Connect » comme style de connexion pour créer des connexions de dégagement thermique indispensables au soudage. Définissez le dégagement sur 0.2 mm.

Coulage du cuivre

Faites un clic droit sur le contour du polygone et sélectionnez Actions sur le polygone → Remplir tout. Le plan de masse remplit la zone disponible sur la carte, en évitant les objets incompatibles tout en se connectant à toutes les pastilles de masse.

Raccordement des plans de masse par des vias

Placez des vias de connexion pour relier électriquement les plans de masse supérieur et inférieur. Positionnez les vias à intervalles réguliers (tous les 10 à 20 mm) sur le pourtour de la carte, en particulier près des broches de masse des circuits intégrés.

Vérification et contrôle des règles de conception (DRC)

Le contrôle des règles de conception (DRC) identifie les violations avant la fabrication. N'envoyez jamais une carte en production sans avoir vérifié qu'elle ne comporte aucune erreur DRC.

Vérification des règles de conception en cours

Accédez à la vérification des règles de conception via Outils → Vérification des règles de conception. Assurez-vous que toutes les catégories sont activées. Cliquez sur « Lancer la vérification des règles de conception » pour démarrer la vérification.

Examen des violations du DRC

Le panneau Messages affiche toutes les infractions. Cliquez sur une infraction pour zoomer sur l'emplacement du problème grâce aux marqueurs mis en évidence.

Correction des infractions courantes

Corrigez les problèmes d'espacement en déplaçant les pistes. Corrigez les problèmes de largeur en ajustant les propriétés de largeur des pistes. Terminez toutes les connexions non routées. Ajustez le placement des vias pour résoudre les problèmes de routage.

Atteindre zéro erreur DRC

Corrigez les violations en continu et relancez la vérification des règles de conception (DRC) jusqu'à ce que le panneau Messages n'affiche plus aucune erreur. Vérifiez que tous les réseaux sont correctement routés et qu'il ne reste aucune ligne enchevêtrée.

Ajout des touches finales et de la documentation

Ajout de trous de fixation

Positionnez les trous de fixation aux coins de la carte à l'aide de l'option Placer → Placer. Pour les vis M3, utilisez des trous de 3.2 mm de diamètre. Placez les trous à au moins 3 à 5 mm des bords de la carte.

Texte et informations sérigraphiés

Ajoutez les informations d'identification via Placer → Chaîne sur le calque de superposition. Indiquez le nom de la carte, la révision, la date et les spécifications. Assurez-vous que le texte est lisible (hauteur minimale de 1 mm) et ne chevauche pas les pastilles.

Marqueurs de bord et de dimension

Ajoutez des repères de dimension à l'aide de Placer → Dimension → Dimension linéaire sur le calque Mécanique 1. Cela permet de vérifier les dimensions de la carte et facilite la conception du boîtier.

Vérification du dégagement de la sérigraphie

Vérifiez qu'aucun texte sérigraphié ne chevauche les pastilles en utilisant Affichage → Connexions → Afficher les pastilles. Déplacez tout texte en conflit vers des zones dégagées.

Visualisation et analyse 3D

Paramètres de configuration de la vue 3D

Les modes d'affichage 2D et 3D sont tous deux accessibles via le panneau Configuration de l'affichage. Pour afficher ce panneau, appuyez sur Entrée.: appuyez sur le raccourci L ; utilisez le bouton Panneaux en bas à droite du logiciel ; ou sélectionnez l'élément de menu Affichage » Panneaux » Configuration de l'affichageLorsque vous passez en mode Mise en page 3D, des options supplémentaires permettant de contrôler la présentation du tableau en 3D deviennent disponibles dans l'onglet Options d'affichage du panneau Configuration de l'affichage.

Passage en vue 3D

Appuyez sur « 3 » ou sélectionnez Afficher → Passer en 3D. Utilisez la souris pour faire pivoter (glisser-déposer), déplacer (glisser-déposer) et zoomer (molette de défilement) afin d'examiner sous tous les angles.

Vérification des hauteurs et des dégagements des composants

Vérifiez l'espacement des composants en vue 3D. Assurez-vous que les composants hauts ne gênent pas. Vérifiez que le circuit imprimé s'adapte au boîtier prévu en mesurant la hauteur maximale de la carte.

Options d'exportation 3D

Exportez le modèle 3D via Fichier → Exporter → STEP pour les logiciels de CAO mécanique. Les ingénieurs mécaniciens utilisent ces exportations pour la conception des boîtiers et la vérification de l'ajustement.

La boîte de dialogue Options d'exportation, accessible en double-cliquant sur une sortie d'exportation STEP ajoutée ou en lançant la commande Fichier » Exporter » STEP 3D, offre une gamme de sélections, y compris des options permettant de déterminer quels objets de la carte seront inclus dans le fichier généré.

Contrôles finaux avant fabrication

Liste de contrôle de conception complète

Vérifiez chaque élément avant de générer les fichiers de fabrication :

• Tous les composants sont placés de manière logique.
• Tous les réseaux sont routés, aucun nid de rats
• Plans de masse sur les deux couches avec vias de jonction
• DRC validé sans erreur
• Désignateurs sérigraphiés lisibles
• Les trous de fixation sont correctement positionnés.
• Dimensions correctes du plateau
• Vue 3D vérifiée

Génération des fichiers de fabrication

Générer des fichiers Gerber via Fichier → Sorties de fabrication → Fichiers Gerber et fichiers de perçage CN via Fichier → Sorties de fabrication → Fichiers de perçage CNConsultez votre fabricant pour connaître les exigences spécifiques.

Projet de sauvegarde et d'enregistrement

Enregistrez tous les fichiers avec Ctrl+Maj+S. Créez une archive complète du projet en utilisant Projet → Archiver le projet pour les sauvegardes ou la collaboration.

Conclusion

Félicitations pour avoir terminé ce tutoriel complet sur la conception de circuits imprimés ! Vous avez appris l'intégralité du processus, de l'importation du schéma à la préparation pour la fabrication. Ces compétences fondamentales – placement stratégique, routage professionnel, mise en œuvre du plan de masse et vérification rigoureuse – constituent les bases d'une conception experte de circuits imprimés. Continuez à développer vos compétences en concevant des circuits variés. Étudiez des conceptions professionnelles, rejoignez des communautés de passionnés de circuits imprimés et analysez vos cartes fabriquées afin de tirer des enseignements de vos réussites et de vos erreurs.

Merci d'avoir suivi ce tutoriel. Prochaine étape : concevoir votre propre circuit imprimé de A à Z, en appliquant tout ce que vous avez appris. Bonne chance dans votre projet de conception de circuits imprimés !