Étape 6 — Comparaison \& Production

Objectifs de l'étape

Cette étape est la dernière avant la fabrication physique de la carte. Elle comprend :

• Une vérification finale de cohérence entre le schéma et le PCB

• La génération de l'ensemble des fichiers de fabrication nécessaires au fabricant de PCB et à l'assembleur

• Une relecture complète des fichiers avant envoi

C'est une étape critique : une erreur non détectée ici se traduit par des cartes physiques défectueuses, avec les coûts et délais que cela implique.

Comparaison schéma $\leftrightarrow$ PCB

Pourquoi effectuer cette comparaison ?

Au cours du processus de conception, le schéma et le PCB peuvent évoluer de manière non synchronisée : un composant ajouté au schéma mais oublié dans le PCB, une modification de valeur effectuée dans le PCB sans mise à jour du schéma, etc.

KiCad maintient la cohérence via le mécanisme de mise à jour du PCB depuis le schéma : à chaque modification du schéma, il faut propager les changements vers le PCB.

Procédure de synchronisation

• Dans Eeschema : Outils → Mettre à jour le PCB depuis le schéma

• Examiner la liste des modifications proposées : nouveaux composants, composants supprimés, modifications de nets, modifications d'empreintes

• Valider uniquement les modifications souhaitées

• Relancer le DRC après mise à jour pour s'assurer que le routage est toujours valide

Points de vérification manuelle

Au-delà de la synchronisation automatique, une relecture manuelle est indispensable :

• Cohérence des valeurs : les valeurs des composants dans le PCB correspondent-elles à celles du schéma ? (particulièrement pour les résistances et condensateurs)

• Cohérence des empreintes : l'empreinte assignée correspond-elle bien au boîtier du composant réellement commandé ?

• Cohérence des références : aucun composant dupliqué ou manquant entre le schéma et le PCB

• Cohérence des MPN : les références fabricant sont-elles correctement renseignées pour tous les composants ?

Relecture finale du PCB

Check-list de relecture

Avant de générer les fichiers de production, effectuer une relecture complète du PCB en activant chaque calque successivement :

• Calques de cuivre (F.Cu, B.Cu, Int.Cu) : vérifier le routage, l'absence de pistes isolées, la continuité des plans de masse

• Masque de soudure (F.Mask, B.Mask) : vérifier que tous les pads sont ouverts (non masqués) et qu'aucune ouverture indésirable n'est présente

• Sérigraphie (F.Silkscreen, B.Silkscreen) : vérifier la lisibilité des références, l'absence de texte sur les pads, la présence des repères de polarité

• Courtyard (F.Courtyard, B.Courtyard) : vérifier l'absence de chevauchement entre composants

• Contour (Edge.Cuts) : vérifier que le contour est un polygone fermé sans segment manquant

Vérification en vue 3D

La vue 3D de KiCad (Vue → Visionneuse 3D) permet une inspection visuelle réaliste :

• Vérifier l'orientation de tous les composants polarisés

• Contrôler les hauteurs des composants (risque de conflit mécanique dans le boîtier)

• Vérifier la présence et la lisibilité de la sérigraphie

• Identifier les composants dont le modèle 3D est absent (remplacé par un bloc générique) et vérifier leurs dimensions réelles

Génération des fichiers de fabrication

Les fichiers Gerber

Les fichiers Gerber sont le format standard pour la fabrication des PCB. Chaque calque du PCB génère un fichier Gerber distinct :

|l|l|l| Calque KiCad & Extension courante & Contenu
F.Cu & .GTL & Cuivre face avant
B.Cu & .GBL & Cuivre face arrière
In1.Cu & .G1 & Couche interne 1 (PCB 4 couches)
In2.Cu & .G2 & Couche interne 2 (PCB 4 couches)
F.Mask & .GTS & Masque de soudure face avant
B.Mask & .GBS & Masque de soudure face arrière
F.Silkscreen & .GTO & Sérigraphie face avant
B.Silkscreen & .GBO & Sérigraphie face arrière
Edge.Cuts & .GKO & Contour de découpe

Procédure de génération des Gerbers sous KiCad

• Fichier → Fichiers de fabrication → Gerbers

• Sélectionner le dossier de sortie (créer un dossier gerbers/ dans le projet)

• Sélectionner tous les calques nécessaires

• Activer les options : Utiliser les coordonnées Protel, Soustraire le masque des pastilles

• Cliquer sur Générer les fichiers Gerber

• Générer ensuite le fichier de perçage : Générer le fichier de perçage (format Excellon)

• Zipper l'ensemble des fichiers pour l'envoi au fabricant

Le fichier de perçage (Drill File)

Le fichier de perçage (format Excellon) contient les coordonnées et diamètres de tous les trous du PCB : vias, trous de composants traversants, trous de fixation. Points de vigilance :

• Générer un seul fichier de perçage contenant l'intégralité des trous (PTH et NPTH)

• Utiliser les mêmes coordonnées d'origine que les fichiers Gerber (origine auxiliaire ou origine absolue — être cohérent)

• Vérifier les diamètres des trous : le fabricant PCB impose un diamètre minimal de perçage (typiquement $0,2\,\text{mm}$ à $0,3\,\text{mm}$)

La BOM (Bill of Materials)

La BOM est la liste complète de tous les composants de la carte avec leurs caractéristiques. Elle est utilisée pour :

• Commander les composants auprès des distributeurs

• Préparer l'assemblage (savoir quels composants monter et où)

• Transmettre au sous-traitant d'assemblage

Une BOM complète contient pour chaque ligne :

{|l|p8cm|} Champ & Description
Référence(s) & Référence(s) du/des composant(s) concerné(s) (R1, R2, C3...)
Valeur & Valeur du composant (10k, 100nF, STM32F103C8T6)
Empreinte & Nom de l'empreinte assignée
MPN & Manufacturer Part Number (référence fabricant exacte)
Fabricant & Nom du fabricant du composant
Distributeur & Nom du distributeur (Mouser, Farnell, LCSC)
SPN & Référence distributeur
Quantité & Nombre de pièces nécessaires

Génération de la BOM sous KiCad

KiCad peut générer la BOM via :

• Fichier → Fichiers de fabrication → BOM (utilise un script Python personnalisable)

• Plugins tiers : KiBOM, InteractiveHtmlBom (génère une BOM interactive en HTML très pratique pour l'assemblage manuel)

• Export CSV depuis l'éditeur de schéma : Outils → Générer la liste des composants

Le fichier Pick \& Place

Le fichier Pick \& Place (ou CPL, Component Placement List) contient pour chaque composant :

• La référence du composant

• Les coordonnées X/Y du centre du composant sur le PCB

• L'angle de rotation

• La face de montage (avant ou arrière)

Ce fichier est transmis à l'opérateur de la machine de placement automatique. Sous KiCad : Fichier → Fichiers de fabrication → Fichier de positions des composants.

Vérification finale avant envoi

Utiliser le visualiseur Gerber

Ouvrir chaque fichier Gerber dans le visualiseur et vérifier :

• F.Cu / B.Cu : toutes les pistes sont présentes, aucune piste parasite, le plan de masse est complet

• F.Mask / B.Mask : les ouvertures du masque correspondent exactement aux pads (ni trop grandes, ni trop petites)

• F.Silkscreen : la sérigraphie est lisible, les références sont visibles, aucun texte sur un pad

• Edge.Cuts : le contour est un polygone fermé, les dimensions sont correctes

• Drill : les trous sont aux bons emplacements, les diamètres sont corrects

Erreurs fréquentes à éviter

• Mauvaise origine : les Gerbers et le fichier de perçage ont des origines différentes — les trous ne correspondent pas aux pads sur la carte fabriquée

• Masque de soudure trop serré : un masque avec une expansion négative peut laisser du vernis sur les pastilles, empêchant la soudure

• Sérigraphie sur les pads : le texte sera partiellement retiré lors du dépôt de crème à braser et peut contaminer les joints de soudure

• BOM avec MPN incorrects : commander les mauvais composants est une erreur courante et coûteuse

• Oubli des NPTH : les trous de fixation non plaqués (Non-Plated Through-Hole) doivent être inclus dans le fichier de perçage avec le bon attribut

• Dossier incomplet : envoyer les Gerbers sans le fichier de perçage, ou vice-versa — la fabrication sera rejetée ou incorrecte