KiCAD

Depuis le site officiel : https://www.kicad.org/download/

Plusieurs serveurs sont proposés pour le téléchargement, choisir celui qui correspond à sa région (par exemple CERN - Suisse).

Télécharger l'application et l'exécuter pour lancer l'installation.

RS propose d'installer une app, Library Loader, qui permet d'installer facilement des symboles, empreintes et modèles 3D de composants en cherchant dans une base de données en ligne. Cette app est compatible avec la plupart des logiciels de conception de PCB : KiCAD, Altium, Eagle…

Téléchargement : http://rs.componentsearchengine.com/pcb-libraries.php

Configuration pour KiCAD : https://www.samacsys.com/kicad/

Il faut dans un premier temps créer un nouveau projet, qui va lui-même créer des fichiers .pro, .sch et .kicad_pcb, respectivement le projet, le schéma et le PCB.

La fenêtre principale du projet permet d'accéder aux autres “applications” de KiCAD (Schéma, PCB…).

Notons qu'on peut importer un projet Eagle : depuis la fenêtre d'accueil, aller dans Fichier/Importer/Eagle CAD…

Afficher les raccourcis

Afficher les raccourcis

Afficher les raccourcis

Afficher les raccourcis

Pour fraiser ou faire usiner son PCB, il nous faut des fichiers de fabrication, Gerber et fichier de perçage Drill (format Excellon). Les fichiers Gerbers décrivent chacun une couche du PCB (cuivre, masque de soudure, etc.).

Ressources :

• Exporting Gerber files in KiCAD (en) : https://learn.sparkfun.com/tutorials/beginners-guide-to-kicad/exporting-gerbers
• Documentation sur le format de fichiers Gerber (en) : https://www.ucamco.com/en/guest/downloads/gerber-format, dont notamment : https://www.ucamco.com/files/downloads/file_en/436/gerber-layer-format-specification-revision-2021-04_en.pdf?ab6b4d964fa3e9019e4a618710eb3658

Avant toute chose, créer un sous-dossier de destination dans le projet, on va générer pas mal de fichiers (entre 3 et 10), ce sera plus propre s'ils ne sont pas en plein milieu de nos fichiers Kicad. On peut l'appeler /Gerber, /Gerber files, etc.

Utiliser le menu File/Plot…, ou File/Fabrication outputs/Gerbers (.gbr)…

• Plot format : Gerber
• Output directory : Sélectionner le sous-dossier qu'on vient de créer, en général /Gerber
• Included layers :
  • garder celles qui nous intéressent, au minimum : edge cuts, .CU (F.CU et B.CU si bicouche). Rappel sur les couches par ici
  • si on fait fabriquer, garder aussi : .Mask, .SilkS. On peut les utiliser aussi si on fait de la sérigraphie ou autre développement chimique.
• General options :
  • Voir la capture d'écran ci-dessous

Une fois les réglages faits cliquer sur `Plot`.

La console en bas de la fenêtre devrait confirmer la création des fichiers, un par couche.

On va maintenant générer le fichier de perçage, au format .drl. Pour se rendre dans la fenêtre correspondante, depuis la fenêtre Plot, cliquer sur Generate Drill Files…. On peut aussi y accéder depuis le menu File/Fabrication outputs/Drill Files (.drl)…

Détail sur les réglages :

• Output folder : indiquer le chemin du sous-dossier comme conseillé plus haut, où se trouveront gerbers et drill.
• Drill file format :
  • Garder Excellon coché, le format gerber est encore expérimental
  • Mirror Y axis : non (en survolant on a des détails)
  • Minimal header : non
  • PTH and NPTH into single file : oui (fraisage avec l'autolab) - non (commande chez un fabricant) Sur le côté droit de la fenêtre on voit la panneau hole counts avec “Plated Parts” et “Non Plated Parts”. Ça correspond aux trous plaqués ou non : est-ce que les trous ont leur paroi conductrice ou non. C’est possible de le faire avec des méthodes industrielles, mais pas si on fabrique le PCB à la fraiseuse. Dans ce dernier cas, on ne veut qu’un seul fichier, si on a les deux types de trous, cocher la case. Si on fait fabriquer, et qu’on a les deux types de trous, alors on peut décocher la case, ce qui générera deux fichiers, un -PTH.drl et un -NPTH.drl. Si on laisse coché on n’aura qu’un .drl. Notons que Eagle exporte un seul fichier. Normalement il n’y a pas d’ambiguité si les trous sont reliés/non reliés aux couches de cuivre, au pire tout sera plaqué.
  • Oval holes drill mode : laisser
• Drill Map format : Postscript (pas utile pour le drill)
• Drill origin : Absolute
• Drill unit : inch/mm → Utiliser les mêmes unités (mm) que les Gerber générés précédemment.
• Zeros format : decimal
• Precision
• Hole counts : c’est là qu’on vérifie les Plated/Non plated holes, les vias, uvias, …

Cliquer sur Generate Drill File

Dans la fenêtre principale de KiCAD, cliquer sur l'app Gerber Viewer.

Importer ses fichiers Gerber puis drill, vérifier que le résultat correspond bien à ce qu’on attend.

Il faut notamment vérifier :

• est-ce que les freins thermiques sont présents ? Ils disparaissent parfois des plans de masse à l’export Gerber. Il n’y a pas d’explication très rationnelle à ça, c’est un bug KiCAD : https://forum.kicad.info/t/thermal-reliefs-disappear-after-plotting-gerbers/18652/15. Pour le résoudre, éditer chacun des pads concernés, et dans le menu Thermal Relief, changer “from parent” en “thermal relief”

La BOM, Bill Of Materials, est un tableau listant les composants à acheter par référence (R1…), leur valeur, format, quantité… On peut aussi y indiquer carrément les références fournisseurs (Farnell, Mouser, etc.) pour faciliter l’achat.

Dans la fenêtre PCB, cliquer sur File/Fabrication Outputs/BOM…

Après validation ça génère un fichier .CSV, qu’on peut importer dans Excel et compléter avec des références fournisseurs ou autres détails pertinents.

Un plan d’assemblage (Assembly Drawing) peut être pratique si on a beaucoup de composants et qu’on a fait le PCB soi-même (voir partie suivante), sans Silkscreen pour indiquer les noms des composants (R1…).

File/Print > format : PDF. On veut le plus souvent les couches du dessus, avec les composants. S’il y en a aussi en-dessous on fera deux exports séparés. Selon les infos qu’on veut voir apparaître, on peut combiner les couches Silkscreen, Fab, (F.Silkscreen…). Il faut s’assurer avant que ça va être lisible, on peut éventuellement déplacer certains labels de la couche Fab à cet effet.

Les paramètres sont à régler selon les gouts, par exemple Couleur ou noir et blanc, garder ou non le contour… C’est souvent plus pratique d’avoir toutes ces couches sur une seule page (par couche dessus/dessous). Si ce n’est pas clair, utiliser l’aperçu (print preview) pour vérifier.

Si on veut juste générer un PDF, utiliser Microsoft Print to PDF sous Windows.

Pourquoi ne pas utiliser le menu File/Plot ? Car ça ne combinera pas les couches sur une seule page.

On peut exporter depuis KiCAD des fichiers VRML, qui peuvent ensuite être ouverts avec FreeCAD, ce qui permet de concevoir plus facilement un boitier ou autre projet 3D intégrant le circuit.

Pour exporter : Fichier/Export/VRML

Dans FreeCAD : Ouvrir

Ressources : (en) https://www.drechsler-it.de/UsefullStuff_FromKiCadToCad_VRML.html — (en) https://community.element14.com/members-area/b/blog/posts/kicad-6---exporting-models-to-mechanical-cad-programs-1415903452

Autre technique à explorer, bien documentée ? (fr) https://wiki-fablab.grandbesancon.fr/doku.php?id=howto:kicad:des_allers-retours_entre_freecad_et_kicad

Il existe plusieurs options pour réaliser ou faire faire son circuit, tout dépend des délais, quantités et qualités voulues.

Quand on est pressés de réaliser un prototype, il vaut mieux faire soi-même son circuit plutôt que le commander.

Nous disposons à apprentiLAB d'une fraiseuse de circuits imprimés, qui permet de graver des plaques de cuivre double-couche. Elle n'est pas très simple à prendre en main mais une fois maîtrisée elle offre une bonne précision.

Méthode artisanale plus traditionnelle, même parfois enseignée en cours de techno au collège. On ne peut pas le faire à apprentiLAB.

Il faut imprimer un typon, insoler la plaque de cuivre avec le typon, puis révéler la plaque pour enlever les zones insolées et ne laisser que les traces du circuit. Il faut ensuite couper la plaque et percer les trous avec une petite perceuse sur pied, type Dremel ou Proxxon.

Pas toujours évident d'avoir un rendu propre. Les produits chimiques employés sont dangereux pour la santé et l'environnement.

Quand on est sûr de son coup (qu'on a déjà fait un premier prototype par exemple), et qu'on veut faire plusieurs cartes, il vaut mieux les commander à un industriel.

Comment faire ? Il faut préparer les gerber des couches suivantes :

• Cu, Edges, Mask, Silkscreen.
• Les couches Paste servent à commander des stencils, sortes de fiches perforées, pour appliquer la pâte de soudure. Optionnel donc
• Drill

Il existe de nombreux sites :

• Seeed Studio (pas cher : 5$ + frais de port pour 10x 100x100mm, long, ça vient de Chine) : https://www.seeedstudio.com/fusion_pcb.html —- (aide gerber KiCAD) : http://support.seeedstudio.com/knowledgebase/articles/1824574-how-to-generate-gerber-and-drill-files-from-kicad Frais de port : attention, ça peut vite monter. Faire des tests en séparant la commande en plusieurs parties ? Attention aussi aux éventuels frais de douane qui resteront à votre charge lors de la livraison.
• PCB way(Chine, 5$) https://www.pcbway.com/?from=projects-raspberry2020A
• JLCPCB / EasyEDA https://jlcpcb.com/, https://easyeda.com/order
• Eurocircuits : https://www.eurocircuits.com/
• AllPCB (pas cher, Chine) : https://www.allpcb.com/online_pcb_quote.html
• Beta Layout (Allemagne, env 247€ pour 10x 100×100) : https://fr.beta-layout.com/pcb/types-PCB/prototype/
• Cirly (France, très cher, 300€ pour 10pcs de 100x100mm) : https://www.cirly.com/
• PCB Prototype (112€, Chine) https://www.pcbprototype.com/fr/devis-pcb-fr4
• DB (Suisse, pas de prix en ligne) : https://www.db-electronic.fr/fr/index.htm

• Tuto vidéo en moins d'une heure sur les bases (vidéo 1 : Eeschema) : https://www.youtube.com/watch?v=EqHz4tASzFU&list=PLuQznwVAhY2UmW7Y7pyTCeXYqSGalbWPm
• (en) Tuto écrit, Creating a PCB with anything, fabrication d'une PCB pour la ATTINY85 : https://hackaday.com/2016/11/17/creating-a-pcb-in-everything-kicad-part-1/
• Beaucoup d'infos et de conseils pour apprendre à router, sur le Wiki Electrolab (Flax) : https://wiki.electrolab.fr/Formations:PCB:Routage
• (en) Cours UDEMY gratuit assez complet (sur inscription) : https://www.udemy.com/course/what-is-kicad-about-starting-with-kicad/learn/lecture/21251454#overview
• Règles de Conception de CI (CEA), partie 6 intéressante : https://inis.iaea.org/collection/NCLCollectionStore/_Public/42/039/42039801.pdf
• (en) Bonnes pratiques de rangement de lib : https://hackaday.com/2017/05/18/kicad-best-practises-library-management/

• PCB Draw, outil pour convertir notre fichier KiCAD en dessin SVG, ça peut servir pour faire des schémas de branchements, avec Fritzing par exemple, des diagrammes pinout, etc. → https://github.com/yaqwsx/PcbDraw
• Analog Devices’ Design Tools, outils d'aide à la conception de PCB, simulation, notamment le célèbre LTspice : https://www.analog.com/en/design-center/design-tools-and-calculators.html#Filter