TL;DR
La conception de PCB suit un flux de travail clair : créer le schéma → assigner les empreintes → placer les composants → router les pistes → exécuter le DRC → exporter les Gerbers → commander les cartes. Commencez avec des cartes 2 couches pour les projets simples. Utilisez des angles de piste à 45°, des pistes d'alimentation larges (0,5mm+), et incluez toujours un plan de masse. Vérifiez que les empreintes correspondent à vos composants avant de commander. Coût total : ~2-10$ pour 5 cartes prototypes.
Introduction
Les Circuits Imprimés (PCB) sont le fondement de l'électronique moderne. Du smartphone dans votre poche aux satellites en orbite terrestre, chaque appareil électronique repose sur des PCB pour connecter les composants et faire fonctionner les circuits.
Apprendre à concevoir vos propres PCB ouvre des possibilités incroyables. Vous pouvez construire de l'électronique personnalisée, prototyper des inventions et transformer des idées en produits physiques. Et grâce à des services de fabrication abordables, faire fabriquer des cartes professionnelles coûte moins cher qu'un café.
Ce guide couvre tout ce que vous devez savoir pour concevoir votre premier PCB—de la compréhension des fondamentaux à la fabrication et la livraison des cartes à votre porte.
Ce que vous apprendrez :
- Fondamentaux et terminologie des PCB
- Choisir les bons outils de conception
- Le flux de travail complet de conception de PCB
- Empilements de couches et quand les utiliser
- Meilleures pratiques de routage des pistes
- Erreurs courantes et comment les éviter
- Fabrication et commande de vos cartes
Qu'est-ce qu'un PCB ?
Un Circuit Imprimé (PCB) est une carte plate faite de matériau isolant avec des chemins conducteurs gravés ou imprimés sur sa surface. Ces chemins (appelés pistes) connectent des composants électroniques comme les résistances, condensateurs et circuits intégrés (IC) pour former un circuit complet.
Avant les PCB, les circuits étaient construits en utilisant le câblage point à point ou des breadboards—des méthodes lentes, sujettes aux erreurs et impossibles à produire en masse. Les PCB ont révolutionné l'électronique en permettant une fabrication cohérente, fiable et évolutive.
Anatomie d'un PCB
Comprendre l'anatomie d'un PCB est essentiel avant de commencer à concevoir. Voici les composants clés :
Composants d'un PCB expliqués
- Substrat (FR4)
- Le matériau de base, généralement de l'époxy renforcé de fibre de verre. L'épaisseur standard est de 1,6mm. Le FR4 est ignifuge (d'où "FR") et fournit un support structurel.
- Couches de cuivre
- Feuille de cuivre mince (généralement 1oz ou 35μm d'épaisseur) laminée au substrat. Celles-ci forment les chemins conducteurs. Les PCB peuvent avoir 1, 2, 4 couches de cuivre ou plus.
- Pistes
- Les chemins en cuivre qui connectent les composants. La largeur varie selon les exigences de courant—les pistes plus larges transportent plus de courant sans surchauffer.
- Pastilles
- Zones de cuivre exposées où les composants sont soudés. Les pastilles traversantes ont des trous ; les pastilles SMD sont des surfaces plates pour les composants montés en surface.
- Vias
- Trous métallisés qui connectent les pistes sur différentes couches. Essentiels pour les cartes multicouches pour router les signaux entre les couches supérieures et inférieures (ou internes).
- Vernis épargne
- Le revêtement coloré (généralement vert) qui protège le cuivre de l'oxydation et empêche les ponts de soudure. Disponible en plusieurs couleurs : vert, bleu, rouge, noir, blanc.
- Sérigraphie
- Le texte et les symboles imprimés sur la surface de la carte. Comprend les désignateurs de composants (R1, C1, U1), les marques de polarité, logos et informations d'assemblage.
Types de PCB
Les PCB existent en plusieurs types selon le nombre de couches et la construction :
| Type | Couches | Cas d'usage | Coût |
|---|---|---|---|
| Simple face | 1 | Circuits simples, alimentations | Le plus bas |
| Double face | 2 | Plupart des projets hobby, shields Arduino | Bas |
| Multicouche | 4+ | Conceptions complexes, haute vitesse, RF | Moyen-Élevé |
| Flexible | 1-6 | Wearables, espaces confinés | Élevé |
| Rigide-Flex | 4+ | Appareils pliables, aérospatial | Le plus élevé |
Pour les débutants, les PCB 2 couches (double face) offrent le meilleur équilibre entre capacité et coût. Vous pouvez router des deux côtés et ajouter un plan de masse, ce qui résout la plupart des besoins des amateurs.
Outils de conception PCB
Vous avez besoin d'un logiciel d'automatisation de conception électronique (EDA) pour créer des PCB. Ces outils vous permettent de dessiner des schémas, créer des layouts de cartes et générer des fichiers de fabrication. Voici les meilleures options en 2025 :
Comparaison des outils
EasyEDA (Recommandé pour débutants)
Outil gratuit basé sur navigateur avec commande JLCPCB intégrée. Immense bibliothèque de composants. Courbe d'apprentissage nulle.
- ✓ 100% gratuit, sans restrictions
- ✓ Fonctionne sur toutes les plateformes
- ✓ +1M de composants avec empreintes
- ✓ Intégration directe JLCPCB
KiCad
Outil professionnel gratuit et open-source. Courbe d'apprentissage plus raide mais fonctionnalités plus puissantes.
- ✓ Gratuit et open-source
- ✓ Fonctionnalités de niveau professionnel
- ✓ Large communauté
- ✓ Pas de verrouillage fournisseur
Altium Designer
Standard industriel pour professionnels. Cher mais complet. Courbe d'apprentissage raide.
- ✓ Standard industriel
- ✓ Fonctionnalités avancées
- ✗ ~5 000$/an de licence
- ✗ Windows seulement
Autodesk EAGLE
Choix populaire des amateurs, maintenant propriété d'Autodesk. La version gratuite a des limites de taille de carte.
- ✓ Large communauté d'utilisateurs
- ✓ Bons tutoriels disponibles
- ✗ Version gratuite limitée à 2 couches
- ✗ Limite de taille 80cm² (gratuit)
Notre recommandation : Commencez avec EasyEDA si vous débutez en conception de PCB. Il a la courbe d'apprentissage la plus douce et vous pouvez passer du schéma aux cartes commandées en un après-midi. Passez à KiCad quand vous avez besoin de fonctionnalités plus avancées ou voulez un outil hors ligne.
Le flux de travail de conception PCB
Chaque conception de PCB suit le même flux de travail fondamental, quel que soit l'outil que vous utilisez. Comprendre ce processus vous aide à travailler efficacement et éviter des erreurs coûteuses.
Étape 1 : Conception du schéma
Tout commence par un schéma—un diagramme symbolique montrant comment les composants se connectent électriquement. Le schéma est votre "source de vérité" et doit être correct avant de passer au layout.
Pratiques clés pour les schémas :
- Utilisez une conception hiérarchique pour les circuits complexes—divisez en blocs fonctionnels
- Ajoutez des symboles d'alimentation (VCC, GND) plutôt que de dessiner des fils partout
- Étiquetez tous les nets avec des noms significatifs—aide pendant le débogage
- Incluez des condensateurs de découplage près de chaque broche d'alimentation IC (généralement 100nF)
- Exécutez l'ERC (Electrical Rule Check) pour attraper les erreurs de connexion
Étape 2 : Assigner les empreintes
Chaque symbole de schéma nécessite une empreintecorrespondante—le layout physique des pastilles pour la soudure. C'est là que de nombreux débutants font des erreurs critiques.
Avertissement critique : Les mauvaises empreintes sont la cause #1 de PCB inutilisables. Vérifiez toujours les dimensions des empreintes par rapport à la fiche technique du composant. Une empreinte de résistance 0603 n'acceptera pas une résistance 0805—vos composants ne rentreront tout simplement pas.
Tailles de boîtiers courantes pour les composants SMD (noms métriques entre parenthèses) :
- 0402 (1005) : Minuscule, nécessite soudure à refusion
- 0603 (1608) : Petit, soudable à la main avec pratique
- 0805 (2012) : Facile à souder à la main, recommandé pour débutants
- 1206 (3216) : Grand, très facile à souder à la main
Étape 3 : Placement des composants
Un bon placement facilite le routage et améliore les performances. Pensez au flux de signal et gardez les composants liés ensemble.
Directives de placement
- 1.Placez les connecteurs d'abord sur les bords de la carte pour l'ajustement mécanique
- 2.Positionnez les IC et disposez les composants de support autour d'eux
- 3.Mettez les condensateurs de découplage à moins de 3mm des broches d'alimentation IC
- 4.Séparez les sections analogiques et numériques pour réduire le bruit
- 5.Laissez de l'espace pour le routage entre les composants
- 6.Considérez la gestion thermique pour les composants de puissance
Étape 4 : Routage des pistes
Le routage connecte les pastilles des composants avec des pistes en cuivre. C'est là que la magie opère—votre schéma devient un circuit physique.
La plupart des conceptions routent dans cet ordre de priorité : signaux critiques → alimentation → tout le reste. Nous couvrirons les meilleures pratiques de routage en détail ci-dessous.
Étape 5 : Vérification des règles de conception (DRC)
Le DRC vérifie que votre conception respecte les contraintes de fabrication. Les règles courantes incluent :
- Largeur minimale de piste : 0,15mm (6 mil) standard
- Espacement minimal : 0,15mm entre les pistes
- Taille minimale de perçage : 0,3mm pour les vias
- Anneau annulaire : Cuivre entourant les trous
Ne sautez jamais le DRC. Corriger les erreurs après fabrication coûte cher—les corriger dans le logiciel est gratuit.
Étape 6 : Générer les fichiers Gerber
Les fichiers Gerber sont le format standard industriel pour la fabrication de PCB. Votre outil EDA exporte un ZIP contenant :
- Couches de cuivre (GTL, GBL pour dessus/dessous)
- Couches de vernis épargne (GTS, GBS)
- Couches de sérigraphie (GTO, GBO)
- Contour de la carte (GKO)
- Fichier de perçage (DRL)
Téléchargez ce ZIP sur le site web de votre fabricant, configurez les options (couleur, épaisseur, quantité) et commandez.
Comprendre les empilements de couches
L'empilement de couches détermine comment les couches de cuivre et le substrat sont arrangés dans votre PCB. Ce choix impacte significativement le coût, la difficulté de routage et les performances électriques.
2 couches vs 4 couches : Quand utiliser chacune
Choisissez 2 couches quand :
- ✓ Circuits simples avec peu de composants
- ✓ Conceptions basse fréquence (<10MHz signaux)
- ✓ Le budget est une préoccupation principale
- ✓ Apprentissage de la conception PCB
- ✓ Projets LED, capteurs simples, shields Arduino basiques
Coût : ~2$ pour 5 cartes chez JLCPCB
Choisissez 4 couches quand :
- ✓ Impossible de router sur 2 couches
- ✓ Signaux haute vitesse (USB 2.0+, SPI >20MHz, mémoire DDR)
- ✓ Besoin de plans d'alimentation et de masse dédiés
- ✓ Conformité EMI/EMC requise
- ✓ Circuits RF ou analogique sensible
Coût : ~20-30$ pour 5 cartes chez JLCPCB
Règle d'or : Commencez avec 2 couches. Si vous ne pouvez pas tout router ou avez des problèmes d'intégrité du signal, passez à 4 couches. La plupart des projets hobby fonctionnent bien sur 2 couches.
Meilleures pratiques de routage des pistes
Un bon routage sépare les cartes fonctionnelles des problématiques. Suivez ces directives pour créer des conceptions fiables et fabricables.
Directives de largeur de piste
La largeur de piste détermine combien de courant une piste peut transporter sans surchauffer. La relation suit les normes IPC-2221 :
| Type de piste | Largeur | Courant max (approx) |
|---|---|---|
| Pistes de signal | 0,15-0,25mm | ~0,5A |
| Pistes d'alimentation (faible) | 0,5mm | ~1A |
| Pistes d'alimentation (moyen) | 1,0mm | ~2A |
| Courant élevé | 2,0mm+ | ~4A+ |
Pour des calculs précis, utilisez un calculateur de largeur de piste PCB qui prend en compte le poids du cuivre, l'élévation de température et si les pistes sont internes ou externes.
Règles de routage
Utilisez des angles à 45°
Routez les pistes à des angles de 45° au lieu de 90°. Les coins aigus peuvent causer des pièges à acide pendant la fabrication et des réflexions de signal aux hautes fréquences. La plupart des outils EDA utilisent par défaut le routage à 45°.
Gardez les pistes courtes
Les pistes plus courtes ont une résistance et inductance plus faibles. Optimisez le placement pour minimiser les longueurs de pistes, spécialement pour les signaux haute fréquence et l'alimentation.
Évitez de croiser les signaux sensibles
Ne routez pas les signaux analogiques et numériques en parallèle ou ne les laissez pas se croiser sans un plan de masse entre eux. La diaphonie peut causer des interférences mystérieuses.
Utilisez des reliefs thermiques
Les pastilles connectées à de grands plans de cuivre devraient avoir des reliefs thermiques (motifs en rayons) pour pouvoir être soudées sans que le plan agisse comme un dissipateur thermique.
Plans de masse : Pourquoi ils importent
Un plan de masse est un grand versement de cuivre connecté à GND. Chaque PCB sérieux devrait en avoir un. Les avantages incluent :
- Bruit réduit : Les signaux ont des chemins de retour directs
- Meilleure EMI : Le plan protège contre le rayonnement
- Impédance plus faible : La distribution d'énergie s'améliore
- Dissipation thermique : Le cuivre dissipe la chaleur
Pour les cartes 2 couches, utilisez la couche inférieure principalement comme plan de masse. Pour les cartes 4 couches, la couche 2 est généralement un plan de masse solide.
Erreurs courantes des débutants
Apprenez des erreurs des autres. Voici les erreurs les plus courantes qui ruinent les projets PCB :
1. Mauvaises empreintes
L'erreur la plus courante. Vérifiez toujours les dimensions des empreintes par rapport à la fiche technique du composant réel. Ne faites pas aveuglément confiance aux valeurs par défaut des bibliothèques. Testez en imprimant à l'échelle 1:1 et en plaçant les composants sur papier.
2. Pas de plan de masse
Router GND comme des pistes individuelles cause du bruit, des problèmes EMI et un fonctionnement peu fiable. Utilisez toujours un plan de masse sur au moins une couche.
3. Pistes d'alimentation fines
Les pistes d'alimentation transportent un courant significatif et doivent être dimensionnées de manière appropriée. Une piste trop fine chauffera, ajoutera de la résistance et pourrait échouer. Utilisez 0,5mm minimum pour l'alimentation.
4. Condensateurs de découplage manquants
Chaque IC nécessite des condensateurs céramiques de 100nF placés aussi près que possible des broches d'alimentation. Les omettre cause du bruit, de l'instabilité et des pannes aléatoires.
5. Ignorer les erreurs DRC
"C'est probablement bon" n'est jamais vrai. Les violations d'espacement causent des courts-circuits. Les nets non connectés signifient des connexions manquantes. Corrigez chaque erreur avant de commander.
6. Ne pas vérifier la sérigraphie
Le texte de sérigraphie sur les pastilles est supprimé pendant la fabrication. Les désignateurs de composants aident pendant l'assemblage et le débogage—assurez-vous qu'ils sont lisibles et positionnés correctement.
7. Composants trop près du bord de la carte
Gardez les composants à au moins 3mm des bords de la carte. Les fabricants ont besoin de cet espace pour la manipulation pendant la production. Les connecteurs montés sur bord sont des exceptions.
Faire fabriquer votre PCB
Grâce aux fabricants chinois, obtenir des PCB professionnels n'a jamais été aussi bon marché ou facile. Vous pouvez avoir des cartes sur votre bureau en 1-2 semaines pour quelques dollars.
Choisir un fabricant
| Fabricant | Prix (5 pièces) | Délai | Meilleur pour |
|---|---|---|---|
| JLCPCB | 2$ + livraison | 7-14 jours | Meilleur rapport qualité-prix, intégration EasyEDA |
| PCBWay | 5$ + livraison | 7-14 jours | Bonne qualité, services d'assemblage |
| OSH Park | 5$/pouce carré | 2-3 semaines | Basé aux États-Unis, cartes violettes |
| Seeed Fusion | 5$ + livraison | 7-14 jours | PCBA, PCB flexibles |
Spécifications de fabrication
Lors de la commande, vous devrez spécifier ces paramètres :
Spécifications recommandées pour débutants
- Couches
- 2 (commencez ici)
- Épaisseur
- 1,6mm (standard)
- Poids du cuivre
- 1oz (35μm)
- Vernis épargne
- Vert (moins cher)
- Finition de surface
- HASL sans plomb (soudure manuelle)
- Sérigraphie
- Blanche
- Quantité
- 5 (minimum chez la plupart des fabricants)
Conseil pro : La plupart des fabricants prévisualisent vos fichiers Gerber avant production. Examinez toujours attentivement cette prévisualisation—elle montre exactement ce que vous recevrez.
Questions fréquemment posées
Combien de temps prend la conception de PCB pour les débutants ?
Une carte simple (circuit LED, carte breakout) prend 1-4 heures une fois que vous comprenez le flux de travail. Les cartes complexes avec des MCU peuvent prendre une journée ou plus. Votre première carte prendra plus de temps pendant l'apprentissage—attendez-vous à 4-8 heures incluant le temps de tutoriel.
Puis-je concevoir des PCB sur Mac/Linux/Chromebook ?
Oui ! EasyEDA fonctionne dans n'importe quel navigateur moderne, donc il fonctionne sur toutes les plateformes. KiCad a des versions natives Mac et Linux. Altium nécessite Windows.
Quelle est la quantité minimale de commande ?
La plupart des fabricants chinois (JLCPCB, PCBWay) ont un minimum de 5 cartes pour 2-5$. OSH Park n'a pas de minimum—vous payez par pouce carré. Pour le prototypage, 5 cartes c'est en fait bien : vous ferez probablement des erreurs et voudrez des pièces de rechange pour les tests.
Dois-je utiliser des composants traversants ou SMD ?
SMD (montage en surface) est le standard moderne—plus petit, moins cher et plus de composants sont disponibles. La taille 0805 (2mm x 1,2mm) est facile à souder à la main avec un fer à pointe fine. Utilisez des composants traversants pour les connecteurs et les composants qui nécessitent une résistance mécanique.
Comment savoir si ma conception fonctionnera ?
D'abord, prototypez sur une breadboard si possible. Ensuite : vérifiez que le schéma est correct, exécutez ERC et DRC sans erreurs, vérifiez doublement toutes les empreintes par rapport aux fiches techniques, et faites réviser votre conception par quelqu'un d'autre. Pour les projets critiques, imprimez la carte à l'échelle 1:1 sur papier et placez les composants réels dessus.
Que faire si je fais une erreur ?
Tout le monde fait des erreurs—c'est pourquoi les cartes prototypes sont bon marché. Les erreurs mineures peuvent souvent être corrigées avec des fils de correction. Les mauvaises empreintes ou les connexions manquantes nécessitent une nouvelle révision. Le coût de la correction dans le logiciel (0$) vs. la correction dans le matériel (20$+ et du temps) explique pourquoi la révision est si importante.
Prochaines étapes
Vous avez maintenant une base solide en conception de PCB. Voici comment continuer votre apprentissage :
- Concevez votre première carte – Commencez avec quelque chose de simple comme un clignotant LED ou une carte breakout
- Suivez notre tutoriel EasyEDA – Tutoriel complet EasyEDA 2025 vous guide à travers un projet réel étape par étape
- Commandez vos cartes – Rien ne vaut la sensation de tenir votre propre PCB
- Apprenez de vos erreurs – Votre première carte ne sera probablement pas parfaite, et ce n'est pas grave
- Itérez et améliorez – Chaque conception vous apprend quelque chose de nouveau
Analysez vos schémas avec l'IA
Schemalyzer utilise l'IA pour réviser vos schémas EasyEDA, trouvant les erreurs et suggérant des améliorations avant que vous ne commandiez des PCB. Attrapez les erreurs que le DRC manque.
Ressources recommandées
- Tutoriel complet EasyEDA (2025)
- Calculateur de largeur de piste PCB
- Phil's Lab YouTube (excellents tutoriels)
- All About Circuits (théorie et tutoriels)
Bonne conception ! La communauté de conception de PCB est accueillante et utile—n'hésitez pas à poser des questions sur les forums ou partager votre travail pour obtenir des retours.