Utilisation de modèles d'empreintes conformes aux normes IPC

May 30, 2019 Altium Designer

Black IC in tweezers on a blue PCB

La normalisation du secteur électronique a été une véritable bénédiction. Grâce aux normes, les concepteurs sont assurés de pouvoir réutiliser les composants qu'ils choisissent d'une conception à l'autre et de profiter de spécifications cohérentes. Les fabricants de produits conformes aux normes IPC peuvent, quant à eux, produire leurs cartes selon des processus normalisés. La normalisation a ainsi permis d'améliorer la productivité et de vous assurer que vos appareils présenteront le fonctionnement attendu.

Les normes IPC 7350, en particulier la norme IPC 7351B, spécifient les paramètres de conception physique généraux des motifs géométriques des composants montés en surface. Selon leur type, les composants doivent présenter une empreinte spécifique pour se conformer à cette norme. Les fabricants respectent ces normes pour garantir que leurs produits répondent à des exigences de qualité et de fiabilité, mais également pour réduire les modifications et rebuts de production.

Lors de la conception de votre PCB, vous remarquerez peut-être que vos composants montés en surface ne sont pas conformes aux motifs géométriques spécifiés par la norme IPC 7351B. Vous pouvez bien entendu utiliser ces composants, mais le fabricant risquera de vous facturer des frais de conception supplémentaires, car il devra adapter son processus. Si vous travaillez sur un composant propriétaire personnalisé, il est ainsi recommandé de veiller à sa conformité aux normes IPC.

Création d'un composant avec une empreinte conforme aux normes IPC

Tous les composants ne sont pas conçus avec une empreinte conforme aux normes IPC. Par chance, les meilleurs progiciels de conception de PCB disposent d'outils de CAO qui vous permettent d'exploiter ces composants, dans la mesure où vous suivez quelques stratégies de conception simples. Par exemple, l'espacement entre les pastilles de connexion peut ne pas être compatible avec la largeur standard des traces. Vous devrez donc modifier ce paramètre dans votre logiciel si vous comptez utiliser des composants non conformes.

Pour éviter les problèmes de placement ou de routage qui peuvent survenir lors de l'utilisation de composants personnalisés, vous pouvez vous faciliter la tâche en créant directement une empreinte de votre composant conforme aux normes IPC. C'est là qu'intervient l'assistant de conformité des empreintes d'Altium Designer, qui se présente sous la forme d'une extension de l'application. Il utilise des modèles pour générer des empreintes conformes de vos composants et vous permet de gagner beaucoup de temps en vous épargnant la création manuelle d'un composant.

Pour accéder à l'assistant, vous devez créer un fichier de bibliothèque de PCB. Vous pouvez créer ce fichier indépendamment ou l'intégrer à un projet existant. Une fois la nouvelle fenêtre active, cliquez sur le menu Tools (Outils), puis sélectionnez « IPC Compliant Footprint Wizard » (Assistant de conformité des empreintes aux normes IPC). Il vous sera alors proposé de créer de nombreuses empreintes de composant différentes. Pour cet exemple, nous allons utiliser le boîtier CQFP.

Screenshot of the IPC Compliant Footprint Wizard in Altium

 

Sélection d'un composant dans la fenêtre IPC Compliant Footprint Wizard d'Altium Designer

Cliquez sur « Next » (Suivant), puis définissez les dimensions de votre boîtier. Vous pouvez sélectionner celles qui conviennent à votre composant personnalisé. Vous obtiendrez également des aperçus 2D et 3D de l'empreinte de votre composant et pourrez générer un aperçu du modèle STEP.

Screenshot of the IPC Compliant Footprint Wizard in Altium

 

Définition des dimensions d'une empreinte de composant dans Altium Designer

L'écran suivant vous permet de définir les valeurs minimales et maximales de la largeur des broches de raccordement, ainsi que le nombre de broches requises pour le composant. L'assistant calculera la plage requise de l'étendue et la longueur des broches de raccordement pour les largeurs et le nombre de broches spécifiés. Vous pouvez également saisir vos propres valeurs sur cet écran. Une fois que vous aurez cliqué sur « Next », l'assistant vous présentera les valeurs minimale et maximale de Gull Wing pour ce composant.

Les deux écrans suivants vous permettent de définir les tolérances applicables à ce composant. Vous pourrez ajuster ces valeurs en fonction des spécifications communiquées par le fabricant. Vous verrez également un écran présentant les dimensions des pastilles et pourrez définir la largeur de l'écran sérigraphique, le courtyard, l'assemblage, ainsi que le corps du composant. La plupart de ces valeurs seront calculées automatiquement sur la base des spécifications de la norme IPC. Vous devrez les conserver pour assurer la conformité de l'empreinte.

Le dernier écran vous permet d'enregistrer les informations de votre nouveau composant dans une bibliothèque de PCB. Vous pouvez les intégrer dans la nouvelle bibliothèque ouverte en arrière-plan ou créer un fichier de bibliothèque spécifique. Vous pouvez également exporter un modèle STEP ou Parasolid 3D de votre composant. Cliquez sur « Next », puis sur « Finish » (Terminer) pour fermer l'assistant.

Screenshot of the finished component in Altium

 

Enregistrer les informations de votre composant et vos modèles dans Altium Designer

 

 

Une fois que l'assistant aura fini le traitement, vous pourrez accéder aux vues 2D et 3D du composant terminé. Rendez-vous dans le menu « View » (Afficher) et sélectionnez « 3D Layout Mode » (Mode de routage en 3D) ou appuyez sur la touche 3 du clavier pour voir votre nouveau composant en 3D.

Screenshot of the 3D view of  a custom component in Altium

 

Vue 3D du nouveau composant personnalisé

 

Ce nouveau composant a été enregistré dans un fichier .PcbLib sous le nom « CustomCQFP.PcbLib ».

Création d'un symbole pour votre nouveau composant conforme aux normes IPC

Une fois l'empreinte de votre nouveau composant créée, vous devez lui attribuer un symbole pour pouvoir l'utiliser dans des schémas. Pour ce faire, vous devez d'abord créer un projet de bibliothèque intégrée. Cliquez sur File -> New -> Project -> Integrated Library (Fichier -> Nouveau -> Projet -> Bibliothèque intégrée) pour charger ce nouveau projet. Ajoutez-y ensuite le fichier .PcbLib créé précédemment. Vous pouvez le faire glisser dans le projet de bibliothèque intégrée s'il est toujours ouvert dans le navigateur ou l'ouvrir manuellement.

Vous devez ensuite ajouter une nouvelle bibliothèque de schémas à votre projet de bibliothèque intégrée en cliquant sur File -> New -> Library -> Schematic Library (Fichier -> Nouveau -> Bibliothèque -> Bibliothèque de schémas). Vous devez placer les fichiers .PcbLib et .SchLib dans ce projet pour créer un lien entre le symbole de schéma et l'empreinte du composant qui figurera dans votre routage. Pour lier les deux fichiers, cliquez sur Tools -> Model Manager (Outils -> Gestionnaire de modèles). La fenêtre illustrée ci-dessous s'affiche.

Screenshot of the Model Manager dialog in Altium

 

Boîte de dialogue du gestionnaire de modèles dans Altium Designer

Pour lier l'empreinte au schéma, cliquez sur « Add Footprint » (Ajouter l'empreinte). Une autre fenêtre s'affiche et vous permet de sélectionner un fichier .PcbLib enregistré sur votre ordinateur ou issu du projet de bibliothèque intégrée actif. Le fichier CustomCQFP.PcbLib ayant déjà été ajouté au projet, vous pouvez cliquer sur « Browse » (Parcourir) et sélectionner le composant CustomCQFP directement, sans avoir à le rechercher sur votre disque dur.

Screenshot of the PCB Model dialog in Altium

 

Lier votre modèle de PCB à votre bibliothèque de schémas

Si l'outil de génération de symboles de schéma est installé, vous pouvez accéder à l'extension depuis l'option « Symbol Wizard » (Assistant de symbole) du menu « Tools » (Outils). L'assistant de création de symboles s'affiche. La boîte de dialogue vous permet de définir le routage des broches qui apparaîtra dans le symbole. Vous pouvez également choisir l'organisation des broches qui apparaîtra dans le symbole. Vous pouvez choisir l'organisation la plus pratique pour établir des connexions avec vos autres composants.

Si votre composant ne comporte qu'un nombre limité de broches, vous pouvez, si vous le souhaitez, configurer chacune d'entre elles manuellement. Cependant, si votre composant dispose d'un grand nombre de broches, vous pouvez saisir leurs informations dans un fichier Excel et les coller dans le tableau des broches de l'assistant de symbole plutôt que de procéder ligne par ligne. Vous pouvez ainsi définir des groupes de broches très facilement. Vous pouvez également définir des propriétés électriques (entrée, puissance, sortie, E/S, etc.), des désignateurs de référence et des noms d'affichage en toute simplicité.

Une fois le symbole de votre nouveau composant créé et la fonctionnalité de chaque broche définie, vous pouvez placer le composant dans la bibliothèque de schémas en cliquant sur le bouton « Place » (Placer), puis sur le bouton « Place Symbol » (Placer le symbole). Le symbole sera alors placé dans la bibliothèque de schémas et lié à votre nouvelle empreinte, conforme aux normes IPC.

Screenshot of a custom schematic symbol Altium

 

Symbole de schéma du composant CustomCQFP

 

Pour modifier votre symbole, cliquez simplement sur l'onglet « SCH Library » (Bibliothèque de schémas) du panneau « Projects » (Projets) sur la gauche de l'écran. Vous pourrez y lier les informations du fournisseur et modifier les informations de la broche. Vous pourrez également y modifier la taille des broches qui apparaissent dans le symbole du schéma. Une fois que vous êtes prêt à compiler votre bibliothèque intégrée, cliquez sur le menu « Project », puis sur « Compile Integrated Library » (Compiler la bibliothèque intégrée). La nouvelle bibliothèque sera alors enregistrée dans votre dossier de projet.

Une fois que vous avez terminé la création de vos composants et la compilation de votre bibliothèque intégrée, vous pouvez installer votre nouvelle bibliothèque et commencer à ajouter vos composants conformes aux normes IPC à votre PCB. Notez que ces outils ne créent que des modèles structurels et des symboles de schéma pour vos composants. Vous devez tout de même ajouter des modèles de simulation électrique si vous souhaitez tirer parti des outils d'intégrité du signal et PDNA d'Altium Designer.

Altium Designer 18.1 unifie les informations de vos bibliothèques de composants et vos règles de conception pour vous permettre de travailler avec les composants de votre choix, quelle que soit leur empreinte. L'environnement intégré d'Altium Designer permet de créer des modèles de vos composants personnalisés qui répondent aux normes IPC de base, quand les outils de CAO 2D et 3D ultra précis facilitent l'intégration de ces composants dans votre PCB.

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