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====== An Intro to KiCad ======


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===== Part 1: How PCBs Are Made =====

==== petit historique ====

1960 : Les commutateurs à barre croisée des réseaux téléphoniques (telephone crossbar switches) utilisent une techniques de câblage impliqant d’enrouler des câbles de petit calibre autour autour de tiges. Ce système n’utilisait pas de brasage (soudure).

Dans les années 60-70, avec le développement de la popularité de l’électronique, cette technique fut adaptée pour connecter des composants ensemble.

Même si cette technique pouvait être automatisée, cela restait relativement cher et chronophage.

Dans les années 80, la technologie de montage en surface (//surface-mount technology// ou //SMT//) gagne en popularité, avec pour résultat des produits électronique plus rapide et moins chers à produire.

Avant le montage en surface, les cartes étaient faites avec la technologie traversante (//through-hole technology//).

Si du métal est ajouté à l’intérieur du trou pour permettre une meilleure connection, on parle de trou traversant plaqué (//plated through-hole// ou //PTH//).

Les composants traversants sont plus grand en général que leur équivalent SMT, et sont soudé sur le côté opposé à celui où ils sont placés.

Le SMT c’est très bien pour une production industriel mais ça peut être compliqué à souder à la main.

Ici pour fera du PTH

==== PCB ====

acronyme de //Printed Circuit Board// ou circuit imprimé.

C’est une plaque (//board//) ou carte (//carte//) qui connecte électriquement et supporte mécaniquement des composants électriques.

Ces connections sont faites par un ensemble de pistes conductives, habituellement en cuivre. Ce cuivre est laminé sur ou dans un matériau non-conducteur comme de la fibre de verre.

Si vous regardez au microscope un circuit imprimé, vous verrez plusieurs couche.

  * le substrat : le matériel qui maintient tout en place, la plupart des circuits imprimés que vous verrez utilisent de la fibre de verre et de la résine époxy durcie. La résine époxy durcie est résistant à l’inflammation, le matériau est un retardateur de flamme qui donne son nom au matériau : **FR4** (//Flame Resistant 4//). Note : FR4 = 1968 !

Le substrat peut recevoir une unique couche de cuivre, ce qui signifierait que seul un des côtés de la plaque est pourvu d’un matériau conducteur.

Une autre couche peut être appliqué à l’autre côté, créant ainsi un circuit imprimé double-couche.

D’autres couches de substrat et de cuivre peuvent être ajoutées de manière à créer des circuits imprimés multi-couches.

Ces circuits imprimés sont plus coûteurs et complexes. Ils sont habituellement réservés à des projets plus complexes.

==== PTH ====

Pour faire du PTH (//Plated through-hole//) , du traversant), une perceuse effecture un trou dans le circuit, perçant les couches de cuivre et de substrat. Du cuivre est alors ajouté à l’intérieur du trou en utilisant une technique appelée électroplaquage (//electroplating//) qui va déposer du cuivre sur toutes les surfaces exposées (on en ajoute donc aussi aux couches de cuivre déja présentes).

Cette petite couche de cuivre est ce qui permet la connection entre différentes couches de cuivre est appelé trous traversants (//plated through-hole//). (à revoir, les PTH sont bien plaqués hein, juste si tu veux faire communiquer top et bottom tu fais pas un PTH tu fais une via, voir partie 6.)

Le cuivre est ensuite gravée ou retiré de la couche supérieure et de la couche inférieure, laissant uniquement les pistes et pastilles (//pads//) que vous aurez spécifié dans votre modèle.

On pourrait se contenter de cela, mais l’on ajoute en général une couche protective pour éviter que les pistes conductrices ne soient accidentellement abîmées, coupées ou court-circuitées. On applique alors souvent un masque de soudure (//solder mask//), en général une laque comme un polymère, et est placé uniquement sur les surfaces où l’on ne souhaite pas mettre de composant.

Cela permet aussi d’éviter d’endommager les pistes lors de la soudure.

Le masque de soudure est traditionnellmeent vert, mais d’autres couleurs existent.

Lors de la conception, on fait attention aux endroits où l’on ne souhaite pas la présence de masque de soudure, ce que l’on appelle //solder mask keep-out// (zones d’exclusion du masque de soudure ?).

Cela consistera en des zones colorées sur un calque autour des choses comme des pins, pastilles (//pads//) et trous traversants.

Le cuivre pouvant s’oxyder, rendan la soudure difficile, on peut en général appliquer une finition de surface (//surface finish//). Par exemple une //electroless nickel immersion gold// ou //ENIG//.

Concernant l’ENIG, cela donne une couleur dorée au pistes, pin et pastilles non recouvertes.

La dernière couche ajoutée habituellement est une couche d’encre permettant d’identifier les emplacement ou d’ajouter des images.

On parle de calque de sérigraphie (//silkscreen layer//). La sérigraphie est souvent blanche mais d’autres couleurs sont possibles.

==== conception des PCBs ====

On utilise un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAD pour //computer-aided design softare// ou CAO pour //conception assistée par ordinateur//).

Si les différents logiciels de CAO concernant les PCB ont leurs particularités, ils suivent en général une même logique de travail.

Il est important de garder à l’esprit que KiCAD est en fait une collection de logiciels qui fonctionnent ensemble pour vous aider à concevoir un pcb.

=== étapes ===

  - conception du circuit (//design circuit//) : pas couvert par cette série de vidéo, en dehors de la portée de la série
  - création de symboles (//create symbols//) avec **library editor** (si l’on ne les trouve pas dans la bibliothèque de kicad ou du site qui sponsorise la vidéo qui propose une bibliothèque)
  - saisie de schéma (//schematic capture//) avec **eeschema** (ici on (re)dessine le schéma du circuit)
  - création d’empreintes (//create footprints//) avec **footprint editor**. (Si elles ne sont pas déjà présentes dans les librairies)
  - génération d’interconnexions (//generate netlist//) avec **cvpcb** (ici on associe symboles et empreintes, et on génère une liste qui indique comment les symboles/empreintes sont électriquement reliés entre eux)
  - mise en forme de la carte (//board layout//) avec **pcbnew** (en utilisant les spécifications du fabricant, ensuite on importe la netlist qui va permettre au programme de place les composants, que l’on va bouger où ça nous va et l’on va ensuite placer les connections en cuivre, on génère alors des v-fichiers gerber qui représentent les différentes couches du circuit imprimé)
  - production avec //GerbView// (on vérifie nos fichiers gerber)
  - Génération de la nomenclature (//generate BOM//, //BOM// = //Bill of Material// ?) ici avec le site qui publie la série de vidéo et qui veut que vous alliez chez lui pour acheter vos composants !

recommandation additionnelle si l’on souhaite aller plus loin : les tutoriels de chris gamble sur kicad. Et le forum kicad (forul.kicad.info)

téléchargement sur kicad-pcb.org


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===== Part 2: Create a Schematic Symbol =====

Ouvrir Kicad : cela ouvre le project manager et donne accès aux projets et logiciels kicad.

Faire : Fichiers : nouveau projet : nouveau projet pour créer un projet.

Il est possible de créer un nouveau fichier dédié, ce qui peut être préféré.

On se retrouve avec un fichier .kicad_pcb (fichier du projet) et .sch (le schéma qu’on éditera avec eeschema)

==== création de symboles ====

tools : library editor

  * créer un nouveau composant avec le bouton créer un nouveau composant (ressemble à =±▶)
  * indiquer un nom de composant
  * indiquer le reference designator correct (voir plus bas)
  * ok

=== Reference designator (REFDES) ===

Le reference designator est un groupe de lettre qui identifie de manière non ambigue un composant dans un schéma électrique. On peut trouver une liste de ces refdes sur [[https://en.wikipedia.org/wiki/Reference_designator|la page wikipédia dédié]].

U, le REFDES par défaut correspond à un circuit intégré.


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Avant d’éditer quoi que ce soit, créons une librairie afin d’y sauvegarder notre travail. On peut pour cela créer dans notre dossier de travail un fichier .lib avec le nom du projet devant. Pour cela, on va cliquer sur le bouton “save current component to new library” (icône livre ouvert, pages blanches, sans loupe). Une petit message indique que l’on devra spécifier à eeschema de charger la librairie pour pouvoir l’utiliser. On pourrait aussi ajouter notre composant à une librairie existante, mais cela ne sera pas fait dans ce tutoriel. Utiliser une librairie spécifique au projet à aussi pour avantage de rendre le partage plus facile, par exemple sur un dépôt git.

Même si l’on a créé notre librairie, il faut la rendre active, par défaut la barre de titre de la fenêtre indique (pas de librairie sélectionnée).

Pour cela sélectionner, on commence par indiquer à Kicad le chemin de la librairie créé : “préférences” : “librairies de composants”

À côté de “fichiers librairies de composants”, la première partie de la fenêtre, cliquer sur ajouter. Cherchez et ajoutez alors votre librairie.

OK

Maintenant que la librairie est disponible, rendons-la active.

Cliquer sur fichiers : librairie courante. Cliquer sur la librairie et cliquer OK.

Notre librairie est maintenant listée dans la barre de titre comme librairie courante. CEla signifie que tout changement enregistré le sera dans cette librairie.


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zoomer au centre et cliquer sur le texte. LE logiciel demande de clarifier la sélection car deux éléments se chevauchent. Cliquer sur “champs valeur XYZ” puis sur “déplacer champs”. Le texte suit désormais la souris et sera placé au prochain clic. La raccorci clavier M permet cela aussi.

Déplacons de même le REFDES pour faire de la place au centre de l’esquisse.

=== ajout de pins ===

cliquer le bouton “ajouter des pins au composant” sur la barre de droite (ressemble à ⧃A1) puis n’importe où sur la page pour créer un pin.

C’est là qu’il peut être utile de jeter un oeil à la datasheet de notre composant.

Sur la datasheet du ICM755, en bas de la première page se trouve un partie pin configirations. Chaque pin dispose d’un nom indiquant son usage, et d’un numéro indiquant sa position physique sur le composant.

On remarque une barre horizontale au dessus de certains noms. Il s’agit de pin “active low”, qui seront considérés comme activé lorsque au niveau bas (lié à la masse). Les autres pins sont active-high : actif si mis au niveau de voltage haut du circuit (n.b. : vérifier ce point complet, pas sûr, voir https:%%//%%learn.sparkfun.com/tutorials/logic-levels/active-low-and-active-high)

Pour cette étape, il peut être utile de mettre côte à côte éditeur et datasheet.

=== édition des propriétés du pin ===

  * pin name : le nom indiqué dans la datasheet (DS)
  * pin number : le numéro indiqué dans la DS
  * orientation : on revoit ça juste après
  * électrical type : utile seulement si on fait une vérification des règles électriques (//electrical rules check//) une fois le schéma fait. On ignore ici ce point.
  * OK
  * placer le pin et cliquer pour valider.

étant toujours en mode ajout de pin, on peut ajouter un autre pin

Pour un pin active-low, préfixer son nom par ~.

=== placement des pins ===

Ici on va organiser les pins non pas comme sur le datasheet, mais comme sur le schéma qui sert de base, où les pins sont organisés de manière à rendre le schéma plus lisibles. On se base sur ce schéma pour placer nos pins.

  * Pour effectuer une rotation du pin : clic-droit : rotation ou **R**.
  * Pour le déplacer, à nouveau, clic-droit, déplacer ou **M**.

note : le mode rotation peut être appelé pendant un déplacement.

Pour obtenir la liste des raccourcis clavier : “MAJ” + “?”

=== pour finir : dessiner une boite ===

Le symbole est prêt, mais ajouter une boite autour lui donnera meilleur aspect.

On utilise l’outil de dessin de graphique rectangulaire sur la barre de droite.

=== placer l’origine du composant ===

L’origine est l’endroit autour du quel les rotations se front, et qui sera le point de référent lors du placement du composant. Pour changer cette origine, on utilise l’outil ancre dans la barre de droite.

=== fini ! ===

on sauvegarde et c’est bon ! Il n’est pas toujours nécéssaire de créer soit-même un composant, mais ça peut être utile si le composant qu’on cherche n’est pas dans une librairie existante.


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===== Part 3: Schematic Capture =====

Durant cette étape, on va indiquer à kicad (enfin eeschema) quels sont nos composants et comment ils sont connectés.

Simulation programme = Spice program, ici est utilisé LTSpice pour mesurer la variation de couran passant au travers des dels.

Pas parti du tuto, sparkfun a un bon tutoriel sur le logiciel.

montage sur breadboard pour vérifier que tout marche.

On peut ensuite le redessiner (le schéma) sur papier pour organiser de manière lisible les composants et leur connexions.

==== lancement de eeeschema ====

via le gestionnaire de projet.

Une page blanche avec des bordures et un cartouche. Les bordures indiques des sections comme sur un plan (A1, D3…)

=== édition du cartouche ===

Le cartouche peut être modifié via fichiers : ajustage opt. pages

  * date
  * révision (peut être indiqué sur le PCB pour savoir de quelle version il s’agit)
  * titre
  * compagnie
  * ligne 1 de commentaire : ""
  * ligne 2 de commentaire : “creativecommons.org/licenses/by/4.0”
  * ligne 3 de commentaire : “licence: CC BY 4.0”
  * ligne 4 de commentaire : “Auteur: Nom de l’auteur”

=== placer des composants ===

placer : composant

Le curseur se transforme en crayon, et si l’on clique quelque part, cela fait apparaître le sélecteur de composant.

On sélectionne le composant créé dans la librairie appropriée.

Comme dans l’éditeur de librairie, M permet de déplacer le composant, R de le tourner. La touche échappe permet d’annuler le déplacement en cours.

Il est possible d’accélerer le placement des composants en utilisant le bouton placer composant sur la barre de droite ou en utilisant le raccourci clavier A

Dans la librairie device, on va pouvoir trouver le composant R (résistance) qui est une résistance générqiue

=== éditer notre résistance ===

Clic droit sur la résistance : * éditer composant : valeur : permet de changer le texte R en 22k par exemple

Pour une DEL c’est redondant de mettre comme texte LED donc on va metre la couleur

C pour copier un composant (en le survolant)

=== drapeaux / flags ===

Plutôt que de tout relier à la main on va commencer par nommer nos éléments afin que kicad sache quoi est quoi

=== composants gnd/vcc ===

=== wire ===

placer : fil

clic sur le bord d’un composant pour démarrer, clics intermédiaires pour coudes, clic sur composant final pour fermer.

raccourci : W (Wire)

on relie le neg de la pile à un composant GND, kicad sait maintenant que tous les composant gnd sont connecté à ce négatif.

=== fini ===

apparemment on n’indique pas immédiatement les identifiants uniques des composants.

Mais c’est une grosse étape de finie.

===== Part 4: Create a Footprint =====

Si on a pas d’empreinte, il fait la créer. l’ordre entre la création du symbole et celle de l’empreinte n’a pas d’importance, tant qu’on a les deux pour association après coup.

On peut en général trouver la référence pour la footprint dans le datasheet.

==== standard pour le nommage des empreintes. Géré par l’IPC (ipc.org) ====

En cherchant IPC naming convention, on tombe sur un PDF qui donne les conventions à suivre.

(Mais on est pas obligé de suivre ça)

On ouvre l’éditeur d’empreinte, puis fichier, nouvelle empreinte.

Comme pour le schéma, il faut sauver ça dans une nouvelle librairie.

Fichiers : sauver l’empreinte dans une nouvelle librairie. Assurez-vous que le chemin de base pointe vers notre dossier de travail.

La librairie n’est toujours pas active, on va donc faire Préférences : gestionnaire des librairies d’empreintes

cliquer sur “ajouter avec l’assistant”, sélectionner le fichier .pretty créé précédemment (ligne 287)

Cliquer sur suivant, et vérifier dans le tableau que la colonne statut est à OK.

Cliquer sur suivant, un choix apparaît : ajouter à tous les projets ou juste à celui-ci (ici on va faire juste pour celui-ci).

Validern et enfin faire fichiers : sélection de la librairie active. Sélectionner la librairie.

==== unités ====

certains fabricants utilisent le système métrique, d’autres l’impérial, d’autres les deux.

Dans la barre de gauche, on peut faire le switch entre les deux. La grille peut être modifiée en haut à gauche.

==== origine ====

il est pratique de place l’origine au centre du composant, mais la plupart des datasheet ne le font pas.

On peut refaire le schéma au crayon avec cette idée en tête pour palier à ce problème.

==== ajout de pads ====

placer : pad

clic droit sur le pad : éditer

Le pad type peut être changé (TH/SMD/Connector/NPTH,mechanical), sa forme aussi.

Insérer les positions.

Assurez-vous que la taille de perçage est la bonne (ici 0.03i)

La distance entre le perçage et le bord du cuivre est connue comme l’annular ring (l’anneau annulaire ?), et nous souhaitons avoir un minimum de place. Ici une taille de 0.06inches donnera un anneau de 0.03inches de large

OK, le pad devrait se placer

control/CMD+D pour dupliquer un pad

E pour l’éditer

==== dessiner la bordure du composant ====

On veut faire cela sur le calque ‘top fabrication’ qui n’apparaît que lors de la mise en forme, ce n’est habituellement pas imprimé ou pris en compte dans la fabrication. Cela nous permettra alors de voir l’emprise des composants et de dessiner le calque de sérigraphie.

  * créer une ligne, puis éditer :
  * modifier le point x et y
  * changer l’péaisseur du trait (ici 0.004 inches)
  * calque : f.fab (front fabrication, parfois top layer)

On fait notre ligne, le détrompeur en demi-cercle.

Cela pourrait être bien d’avoir cela en sérigraphie. Gardez à l’esprit qu’un masque de sérigraphie sera automatiquement généré par kicadet évitera la superposition de sérigraphie sur les pads.

On ne peut en général ettre de sérigraphie que là où il y aura le masque de soudure.

==== dessiner sur le calque de sérigraphie ====

Sélectionner le calque de sérigraphie supérieur (F.SilkS : Front SilkScreen)

==== nom des composants ====

le nom sur le calque de fabrication n’apparaîtra pas, mais celui sur la sérigraphie oui. Il est par défaut à REF%%**%%, ce qui est un nom spécial : kicad le changera pour le nom du composant dans l’éditeur de schéma.

==== éditer une empreinte existante ====

on peut charger dans l’éditeur un composant existant et le modifier, cela peut être plus simple que de partir de zéro. Mais cela n’est pas dans le scope du tutoriel.

==== fini ====

===== Part 5: Associate Footprints and Generate Netlist =====

On va enfin dire à Kicad quelle empreinte est associé à quel composant.

On commence en utilisant eeschema, rouvrons notre fichier de projet.

Observons les résistances : on a laissé le nom R? . Le R indique qu’il s’agit d’une résitance, le point d’interrogation que l’on a pas identifié nos éléments.

Il faut leur donner un identifiant unique.

On ne va pas le faire à la main, mais en utilisant des outils, 5 visible dans la barre du haut : * annotation des composants de la schématique (sic) * éxécute le test des règles électriques * Lancer cvPCB : association composants et empreintes * génération de la netlist * génération de la liste des composants et/ou de la liste croisée

Ces outilssont à utiliser dans l’ordre les uns après les autres.

==== annotation des composants de la schématique ====

Cliquons sur le bouton, une fenêtre s’ouvre. Lors du premier usage, on peut tout laisser par défaut et cliquer ‘annoter’. Si l’on a déjà annoté des éléments, on peut vouloir cliquer sur “supprimer l’annotation existante”

Il peut être bien de s’intéresser à l’ordre de notation.

==== éxécute le test des règles électriques ====

Ici, l’on a pas pris le temps d’indiquer les bons type de pin donc on aura plein d’erreurs, laissons ça de côté pour le moment.

==== Lancer cvPCB : association composants et empreintes ====

On clique sur le bouton, l’outil se lance.

Il se présente sous la forme de trois panneau disposés horizontalement.

  * le panneau du milieu indique les REFDES des composants et leur valeur s’ils en ont une. À droite de la valeur est figurée l’empreinte associés si applicable.

Chaque composant doit avoir une empreinte, celle-ci étant ce qui apparaîtra sur le circuit imprimé.

  * le panneau de droite indique l’empreinte faite précédemment : kicad n’a chargé que notre librairie de projet.

Préférences : librairies d’empreintes

==== ajouter des librairies d’empreintes ====

Pour réinstaller les librairies par défaut si on les a supprimé : Append with wizard : github repository : https:%%//%%github.com/KiCad (conservez “garder une copie locale sélectionné” et assurez-vous d’avoir un chemin approprié pour le téléchargement, et par la suite indiquer que cette librairie est pour un usage global et non juste pour le projet)

Pour installer notre librairie d’empreinte, faire append with wizard, files on my computer, next, et chercher le dossier .pretty voulu. Importer pour un usage local au projet.

Le premier panel devrait maintenant être rempli par nos librairies.

Dans le panneau de droite, on va avoir pas mal de références. Pour les filtrer, des outils de filtrages sont disponibles dans la barre du haut : * par mot-clé * par nombre de pads * par librairie (il faut alors sélectionner la librairie dans le panneau de gauche/premier panneau)

Pour prévisualiser une empreinte, on utile le bouton “affichage empreinte sélectionnée”

Lorsque l’on est OK avec l’empreinte dans le panneau de droite (3) on la double-clique

==== empreintes de composants traversants ====

Deux types en gros : * radial : les pins sortent du rayon du cylindre qui constitue le composant, cela signifie en général que les deux pins sont sur le même côté * axial : les pins étendent l’axe principal du cylindre/composant. Un peu comme si on avait fait passer un fil métalique au travers du composant dans sa longueur.

Pour un capacitor, on va chercher comme empreinte celle d’un capacitor (//Capacitors)//, au format THT (//Capacitors_THT//), avec le diamètre correspondant au composant (//Capacitors_THT_D5.0mm//) ainsi que le pas correct (//Capacitors_THT_D5.0mm_P2.00mm//).

Pour les résistances, regarder la taille et surtout faire attention à si l’on souhaite un placement vertical ou horizontal.

On est bon pour cvPCB : fichier : “sauver édition” et fermer cvPCB.

De retour à eeschema, on peut maintenant créer la netlist. On la créer au format pcbnew même si des options pour d’autres formats sont possibles. On fait “générer” et on enregistre dans notre dossier de projet.

Pour la génération du BOM, nous verrons après la phase layout.

==== instant débat ====

il existe un débat sur la manière de procéder de kicad pour l’association composant/empreinte, qui peut paraître un peu laborieuse là où d’autre logiciels le font automatiquement lors de la création de composants.

===== Part 6: Place Parts and Define Outline =====

  * import de la Netlist
  * disposition des composants
  * dessin du contour du circuit imprimé
  * connexion des composants par pistes

==== lancement de pcbnew ====

La première chose à faire une fois pcbnew lancé est sans doute de remplir les informations de façon similaire à ce que fait précédemment pour le schéma. Fichiers : “ajustage opt page”

Sélection de l’unité de travail mm/in

Pour le placement des composant on peut mettre à 50 mil mêem si ça pourra changer par la suite.

==== import de la netlist ====

outils : netlist

S’assurer que le champs “fichier netliste” liste le bon fichier.

Laisser le reste par défaut.

Si vous faites des changement dans la netlist et souhaiter réimporter celle-ci, passer “échange empreinte” à “changer” et “empreintes supplémentaires” à “supprimer”.

ensuite, “lire netliste courante” puis “annuler” qui correspond en fait à “close” et qui est mal traduit.

Nos éléments sont maintenant empilé les un sur les autres au milieu de la page.

Avant d’aller plus loin, il est bon de préciser quelques règles afin d’éviter de placer des composants ou traces trop proches les unes des autres. Cela nous assurera que le circuit imprimé puisse effectivement être fabriqué.

Ces informations sont à chercher auprès du fabricant.

  * distance minimum entre deux pistes
  * largeur minimale d’une piste
  * taille minimal de forage
  * annular ring minimum

Dans kicad :

  * dimensions : marge masque des pads (//pad mask clearance//)
  * règles de conception (//design rules//) : règles de conception : onglet règles générales

Pour les vias aveugles, enterrés, et les micro-vias, elles sont utiles pour les PCB multi-couche, ce que l’on ne fait pas ici, les laisser non-autorisées

==== vias ? ====

Les vias sont similaires au traversants, simplement il ne s’agit pas ici de permettre le passage d’un composat, mais de faire communiquer la couche inférieure et supérieure. Ils sont donc très petits.

Dans les règles de conception, on peut préciser la taille de microvias, on met une valeur corrsondant à la valeur minimu indiquée avant, pour pas que kicad ne renvoie une erreur, mais le fabricant fabriquera des micro-vias quand même (6:15 de la vidéo, vu que c’est pas clair).

(ça pourra être bien de revoir cette partie sur les règles de conception, c’est important)

une fois validé, les valeur apparaîssent en haut à gauche sur une barre horizontale.

==== bouger les composants ====

Avec M. on aura une meilleure idée de la taille finale de la carte.

Apparaissent des connexion (le “chevelu”).

Il s’agit maintenant de “démêler” au mieux le chevelu en bougant les composants.

L’idée est que les pistes ne peuvent pas se croiser sur une même couche, il s’agit donc de minimiser ces croisements et d’utiliser nos deux couches.

Notons que chaque composants à une “bounding box”. Il ne faut pas superposer les bounding box de deux composants.

==== changer de côté ====

clic sur empreinte : empreinte E : changer côté (flip)

aussi en utilisant le raccourci F (flip)

à noter : éviter d’avoir deux composants au même endroit de chaque côté du circuit. Ça complexifie les choses !

==== bordures de la carte ====

Cliquer sur la barre de droite sur l’outil “ajouter ligne” et sélectionner le calque //edge cut//.

L’origine du document est fixée en haut à gauche et ne peut être changée, donc on va fixer arbitrairement la position de notre bordure (c’est à dire qu’on ne définit pas une origine pour mettre notre circuit au centre comme pour une empreinte).

On peut par contre placer un marqueur temporaire pour avoir des coordonnées temporaires basés sur cette origine temporaire, pour cela on utilise la touche espace. (11:28)

Dans la barre verticale en bas de fenêtre, sont affichées : * les coordonnées absolues * les coordonnées relatives au marqueur temporaires

On se basera donc sur les secondes coordonnées après avoir placé notre marqueur temporaire.

À partir de cette origine, dessiner un rectangle approximatif que l’on va ensuite modifier.

On edit en survolant + ‘E’ (en mode flêche, en mode dessin ça ne fera rien).

==== sélection de plusieurs éléments de manière simultanée ====

On peut sélectionner plusieurs élément en faisant une sélection lasso-bloc (on clique, on glisse, on relache le clic pour dessiner une boîte). Cela ouvre une boîte de dialogue.

On déplace le tout.

==== faire des trous ====

on trace comme les bords dans le même calque.

===== Part 7: Board Layout =====

On passe au dessin des traces. On travaille toujours avec PCBnew.

Première chose : il peut être utile de vérifier de temps à autres les règles de conception (design rules check).

Pour cela, cliquer sur l’icône du controle DRC (icône coccinelle avec une coche verte).

  * En haut à gauche, les règles de conception.
  * juste à droite, une zone de message qui indiquera le déroulement des étapes de vérifications
  * en bas, une zone message d’erreurs avec deux onglets :
    * problèmes/marqueurs : indique les erreurs types pistes trop proches
    * non connecté : indique les connexions manquantes.

Lorsque le travail est terminé, les deux dernières zones de textes doivent être vierges d’erreurs ou connexions manquantes.

à ce stade, on peut reserrer un peu la grille (ici à 19 mils)

On se saisit alors de l’outil tracer : piste et on vérifie qu’on se situe bien sur le calque couche cuivre supérieure ou inférieure, les deux seuls où l’on peut placer une couche de cuivre.

Pour tracer une piste, on clique sur un départ de connexion, puis on **double-clique** sur l’arrivée de la connexion. Les clics intermédiaire permettant de former des coudes.

On peut aussi utiliser clic droit : terminer-piste si le double-clic ne donne pas de résultat satisfaisant.

à noter que lorsque l’on démarre une piste, tous les pins que l’on peut potentiellement relier depuis ce pin de départ sont surlignés en jaune.

On peut décocher l’affichage du calque cuivre supérieure ou inférieure si l’on veut améliorer la lisibilité lorsque l’on dessine sur l’une ou l’autre couche.

Il n’y a pas vraiment d’ordre pour créer les pistes, mais il est suggéré ici de commencer par le circuit de puissance, puis de procéder aux pistes courtes (éléments proches) puis d’aller vers les choses plus complexes.

Quand à la masse, on voit ça plus bas, partie “copper pour”.

Les pistes pour le circuit de puissance peuvent être plus larges que celles de signal. Parcourue par davantage de courant, elles peuvent sinon chauffer et fondre, ou pire, brûler.

Un simulateur peut nous donner l’ampérage max du circuit, qui servira de référence pour la suite.

Pour estimer le largeur nécéssaire, on peut faire appel à un “trace width calculator” que l’on trouvera en ligne.

C’est surtout quand on commence à avoir un certain nombre de milliampères qu’il fait s’en occuper.

Ici la largeur des pistes à été mise à 0.010 in soit 10 mil, et l’on voit sur le calculateur qu’avec 0.4A la largeur idéale est de 3.34 mil, dont on est encore bien large. En fait, même avec 0.885A et une épaisseur de 1 oz/ft, on est encore à 9.99 mil donc dans les clous.

==== faciliter le travail avec les largeurs de pistes ====

Dans l’éditeur de règles de conception (règles de conception : règles de conception), il est possible de définir pour chaque piste une largeur.

Mais de manière plus simple, en allant dans l’onglet “règles générales”, définir des largeurs de pistes additionnelles à la largeur de piste par défaut.

Ces largeurs additionnelles apparaîssent ensuite dans l’interface principale, en haut à gauche dans l’élément select qui permet de sélectionner la largeur par défaut où les autres que l’on vient de préciser.

==== pourquoi tout est à 90° ou 45° ? ====

Les machines qui placent les composants ont plus de facilité, et anciennement, il était plus simple de faire des lignes droites à 90° ou 45.

Il y a aussi une histoire de Mhz à 8:30

==== une précaution un peu inutile aujourd’hui ====

Un peu comme les pièges à encre en typographie. Si un angle entre deux pistes est trop aigu (moins de 90°), il peut piéger des substances chimiques acides (//acid trap//) si le PCB est fait avec certaines techniques (anciennes).

Ce n’est aujourd’hui plus problématique mais l’on peut voir des circuits qui évitent ça.

==== création de via ====

rappel : une via est un petit trou dans lequel du cuivre sera déposé (comme pour un trou pour composant traversant) et qui ne sert qu’à faire une liaison entre deux couches de cuivre.

Notez que l’orsque vous êtes en train de dessiner une piste, le curseur est entouré de deux cercles. ceux-ci servent à indiquer l’espace requis autour d’une via. Pour faire une via, on fait clic droit : placer via traversant pu appuyer simplement sur V, dans les deux cas là où vous souhaitez placer une via.

==== copper pour ====

La surface inutilisée du circuite peut être recouverte de cuivre. Si le cuivre est enlevé mécaniquement avec une CNC, ça va plus vite, mais surtout, si l’on connecte cete zone au circuite de puissance ou à la masse, ça va réduire les variations électromagnétiques (radio?) dues à l’activité électrique.

Si on le relie à la masse, on pourra lié les pins masse directement au copper pour.

Pour faire tout ça, on va utiliser l’outil “addition de zones remplies”. Une fois l’outil sélectionné, on va créer une zone autour de notre PCB (juste à l’extérieur, avec une petite marge vers l’extérieur, de notre contour).

On clique sur un premier coin et une boîte de dialogue apparaît.

On sélectionne le calque de cuivre de notre choix et GND dans la net liste, puis OK. On finit ensuite de dessiner notre zone avec des clics et par un double clic pour le dernier point.

Faire un clic droit et cliquer sur “remplir ou re-remplir toutes les zones” (raccourci : B).

==== DRC : encore ! ====

C’est le moment de revérifier vos DRS (règles de conception) comme précisé plus haut afin de vérifier qu’on a rien oublié et qu’il n’y a pas d’erreur !

==== replacer les marqueurs de composants ====

On replace ensuite nos marqueurs (en jaune ceux qui ne sont pas visibles sur le produit fini, en bleu ceux du calque de sérigraphie) pour faciliter l’assemblage.

Pour cela, faire le raccourci M en survolant un texte. Il est maintenant possible de déplacer le texte : une ligne bleue relie le texte au composant associé.

==== création d’une zone de sérigraphie ====

Dans le cas de ce tutoriel, on souhaite une large zone de sérigraphie sur laquelle écrire/dessiner.

On utilise à nouveau l’outil zone. Au premier clic, dans la boite de dialogue qui s’ouvre, on s’assure de bien sélectionner le calque de sérigraphie souhaité. On dessiner ensuite un quadrilatère.

Pour bouger les coins, on fait clic droit : zones : déplacer les coins.

==== dessiner du texte en sérigraphie ====

sélectionner l’outil texte en étant sur un calque de sérigraphie.

Cliquer là ou positionner le texte.

Dans la boîte modale, entrer le texte. Valider.

À noter que si l’on dessine sur le calque inférieur, il faut soécifier l’option affichage : miroir.

==== dessiner du texte sur une surface de cuivre ====

la même sur le calque approprié.

le truc du texte en mirroir s’applique toujours !

(faire B pour redessiner le ‘copper pour’).

===== Part 8: Generate Gerbers and Order Boards =====

Dans les années 80, Gerber Systems Corp. développe un format de fichier pour fournir les données ) leur phototraceurs (//photoplotters//).

Les fabricants de circuits imprimés reprirent ce format car l’impression vectorielle de photo était très similaire à la fabrication de circuits imprimés.

Le format est ouvert et appelé format Gerber.

Les fabricants permettent parfois d’envoyer nos données au format Kicad, mais ce n’est pas toujours le cas, dans ce cas on leur fournira du Gerber.

On générera en fait un fichier Gerber pour chaque couche de fichier.

Le format indiquant les percages n’est pas techniquement un fichier Gerber mais il est normalement ‘//bundled//’ (généré ?) avec vos autres fichiers.

On ouvre pcbnew : fichiers : tracer (//plot//) : examiner (sic, ce devrait être “parcourir”, //browse//) et sélectionner le répertoire d’export, par exemple un sous-répertoire “Gerbers” dans votre dossier de projet.

(oui si ça demande si chemin relatif ok)

Sur le côté gauche est affiché la liste des calques qui seront tranformés en fichiers gerber.

Voir ce qu’indique le fabricant concernant les calques nécéssaires. Chez [[docs.oshpark.com/design-tools/kicad/generating-kicad-gerbers|oshpark]] : * F.Silks (sérigraphie supérieure) * F.Mask (masque de soudure supérieur) * F.Cu (couche de cuivre supérieure) * B.Mask (masque de soudure inférieur) * B.Silks (sérigraphie inférieure) * Edge.Cuts (découpe, bordure de la carte)

D’autres indications sont données sur les options à sélectionner.

ici pirncipalement décocher “tracer les valeurs des modules” (//plot footprints values//) car on ne souhaite pas voir apparaître ces éléments. (2:40)

oshpark recommande aussi l’option d’utiliser les extensions protel.

cliquer tracer pour générer les fichiers.

==== génération des fichiers de perçage ====

c’est le bouton “créer fichiers de perçage” (//generate drill file//).

on laisse ici les options par défaut (voir ce que dit fabricant) et on clique sur “fichiers de perçage” (//drill file//).

==== vérification des fichiers gerber : gerbview ====

Une fois lancé gerbview, on peut commencer en regardant le fichier de perçage : Fichiers : charger fichier de perçage Excellion.

On peut ensuite charger le fichiers de découpe de bordure, afin de vérifier qu’aucun perçage ne se situe hors de la découpe.

On peut aussi vérifier les soldermask keepout sur le calque de masque de soudure.

à noter que les fichiers chargé en premier seront sur le haut de la pile donc il peut être malin de les charger dans le bon ordre pour le visualiser plus facilement.

Bien prendre le temps de vérifier, il sera trop tard une fois les circuits imprimés en main !

étape suivante : zipper les fichier gerbers + de perçage.

le soumettre au fabricant, si c’est un site il vous fera un preview, observer s’il y a un problème. truc : s’il y a un problème, c’est parfois que le contour de découpe est mal fermé ! À ce moment, vérifier que les segments qui définissent la découpe sont bien connectés.

===== Part 9: Generate BOM and Order Parts =====

La manière la plus simple de générer une BOM est d’ouvrir le projet avec pcbnew : fichiers : fichiers de fabrication : liste de matériel.

Cela générera automatiquement un fichier CSV.

Mais Kicad tend à offire une nouvelle manière plus personnalisable, avec eeeschema.

Dans eeeschema : outils : générer liste du matériel.

Dans la fenpetre qui s’ouvre, on voit qu’il est possible d’utiliser des plugins.

Si le plugin bom2grouped_csv n’est pas présent, faire “ajouter plugin” et le chercher dans scripting/plugins

Une fois ajouté, sélectionner le plugin et “générer”.

Cela générarera un CSV et un XML

ouvrir le CSV dans un tableur.

à partir de la on peut supprimer des choses inutiles, en ajouter d’autres.

===== Part 10: Solder Components to the PCB =====