Les utilisateurs de KiCad ne remarquent généralement que tardivement le problème de dégagement entre la sérigraphie et le masque : le circuit imprimé semble correct dans l'éditeur, mais l'aperçu de fabrication coupe le texte de référence, les repères de polarité ou les indicateurs de broche 1, les éloignant des pastilles exposées. Il ne s'agit pas seulement d'un inconvénient esthétique. Si la sérigraphie disparaît à proximité de petits composants passifs, de circuits intégrés à pas fin ou de pastilles de connecteurs, les opérateurs chargés de l’assemblage se retrouvent privés des repères sur lesquels ils s’appuient lors de l’inspection du premier article et des retouches manuelles. Les règles générales relatives à la sérigraphie des circuits imprimés, utilisées dans la fabrication et les travaux de maintenance, s’appliquent toujours ici, mais KiCad met en évidence le problème au niveau des empreintes et des paramètres de tracé.
Ce guide explique ce que la vérification de l’écart entre la sérigraphie et le masque dans KiCad signale réellement, d’où provient généralement le conflit, et comment y remédier sans créer un autre problème de fabrication dans les fichiers Gerber.
Que signifie réellement cet avertissement de KiCad ?
Cet avertissement s'affiche lorsqu'un objet de sérigraphie se trouve trop près d'une ouverture dans le masque de soudure. En production, l'usine découpe souvent l'encre des légendes pour l'éloigner du cuivre exposé, afin que l'encre ne se dépose pas sur les pastilles soudables. Cela signifie que KiCad peut afficher un contour complet ou un code de référence, tandis que la carte fabriquée présente une version raccourcie, une forme incomplète, voire aucune légende dans cette zone.
Dans la pratique, le risque est le plus élevé au niveau des coins des boîtiers QFN, des réseaux de résistances denses, des connecteurs à pas fin, des repères de polarité des LED et des pastilles de test placées près des étiquettes d’assemblage. Une carte peut tout de même passer les contrôles électriques, mais elle devient plus difficile à assembler, à inspecter ou à réparer, car les repères utiles ont été les premiers à être supprimés par l’usine.
Pourquoi ce problème revient-il si souvent dans les mises en page réelles ?
La plupart des conflits entre la sérigraphie et le pochoir ne sont pas dus à un seul paramètre incorrect. Ils résultent de la combinaison des décisions suivantes :
- Une bibliothèque de footprints a été créée avec des contours de corps très précis ou des repères de polarité surdimensionnés.
- La dilatation du masque de soudure est plus importante que prévu par le concepteur, en particulier sur les composants à pas fin.
- Le texte de référence a été déplacé après le routage, alors que l’espace libre autour des pastilles avait déjà disparu.
- Les capacités de fabrication des circuits intégrés sont plus strictes sur le papier que dans la production en série reproductible.
- La carte utilise des composants de petite taille, pour lesquels un décalage de seulement 0,15 mm suffit à déterminer si un repère sera conservé ou non lors du découpage.
KiCad ne peut que signaler les conflits géométriques. Il ne peut pas déterminer si le fabricant que vous avez choisi va rogner la légende, si l'absence d'un repère sur la broche 1 va créer une confusion lors du contrôle AOI, ni si le circuit imprimé devra par la suite faire l'objet d'une retouche sur banc d'essai par une personne qui ne l'a pas conçu.
Commencez par l’empreinte écologique, et non par la règle générale
Si le même avertissement se répète sur plusieurs emplacements d’un même composant, c’est généralement au niveau de l’empreinte qu’il faut intervenir pour y remédier. Réduire un segment du contour de la sérigraphie, déplacer un point de polarité ou éloigner le contour du corps des bords du plot est plus sûr que d’augmenter globalement les marges de sécurité jusqu’à ce que les avertissements disparaissent.
Cela est particulièrement important pour les bibliothèques réutilisables. Un footprint qui passe les tests sur un prototype peut tout de même poser des problèmes de fabrication lorsque le même boîtier est réutilisé sur un circuit imprimé plus dense, dans une conception en panneaux ou avec une règle d’extension de masque différente. Corriger le footprint source empêche l’erreur de se propager au projet suivant.
Un processus de validation pratique qui fait ses preuves en phase de fabrication
Considérez cette vérification comme une petite analyse DFM, et non comme une simple tâche de correction DRC. Voici un processus de travail pratique :
- Déterminez si le conflit concerne le contour du corps, le texte de référence, le marquage de polarité ou le marquage de la broche 1.
- Vérifiez si l’ouverture apparente du masque est due à la taille du pad, à une dilatation locale du masque ou à une empreinte dessinée de manière trop agressive.
- Demandez si l’élément sérigraphié est nécessaire lors de l’assemblage ou s’il est uniquement décoratif.
- Commencez par corriger l’empreinte ou le placement du texte local.
- Ré-enregistrez les fichiers Gerber et vérifiez la couche de sérigraphie en vous assurant que les ouvertures du masque de soudure sont bien visibles avant de valider le projet.
Pour de nombreuses usines de fabrication, une approche prudente consiste à respecter un écart d’au moins environ 0,15 mm à 0,20 mm entre la sérigraphie et les ouvertures du masque, puis à vérifier la conformité par rapport aux capacités de sérigraphie publiées par le fabricant. Sur les petits boîtiers, la largeur des lignes a également son importance. Un écart théoriquement admissible peut tout de même disparaître après le rognage si la ligne elle-même est déjà proche de la largeur minimale imprimable de l'usine.
Quand peut-on rogner la légende en toute sécurité, et quand ne faut-il pas le faire ?
Toutes les alertes ne méritent pas la même réaction. La perte d’un petit segment du contour d’un corps sur une résistance à deux broches peut être acceptable. En revanche, la perte du seul repère de la broche 1 sur un boîtier QFN, du repère de polarité sur une matrice de LED ou de l’indicateur d’orientation d’un connecteur ne relève pas de la même catégorie de problème.
La bonne question n’est pas « L’usine peut-elle supprimer cet élément ? », mais « Si l’usine supprime cet élément, quelle tâche de fabrication ou de maintenance devient plus difficile ? ». Si la légende manquante affecte la vérification du placement, l’orientation lors des retouches, l’étiquetage des fixations ICT ou la réparation sur site, le repère doit être redessiné plutôt que supprimé.
Éléments spécifiques à KiCad à vérifier avant de régénérer les fichiers Gerber
Avant de réexporter des fichiers, vérifiez les endroits dans KiCad où cet avertissement apparaît généralement :
- Primitives de sérigraphie d’empreinte sur
F.SilkSà proximité des pastilles ou des pastilles thermiques exposées. - Positionnement des repères de référence après un routage interactif ou des mises à jour du remplissage de cuivre.
- Paramètres de dégagement du masque de soudure des pastilles dans les règles relatives aux empreintes ou aux cartes.
- Définir les paramètres de tracé qui limitent la sérigraphie au masque de soudure lors de la génération des fichiers Gerber.
Si vous ne corrigez que le positionnement du texte mais que vous laissez un triangle de polarité ou le contour du corps trop près des pastilles, l'avertissement risque de réapparaître lors de la prochaine vérification ECO. Si vous vous contentez d'assouplir le seuil DRC, vous risquez de livrer une carte dont le marquage semble complet dans KiCad mais qui sera partiellement supprimé par le fabricant.
Comment cela influe sur le rendement, le contrôle qualité et les réparations ultérieures
La clarté de la sérigraphie a des répercussions qui vont au-delà de l'aspect esthétique. Lors de l'inspection du premier article, les techniciens vérifient souvent l'orientation en s'appuyant à la fois sur les données de centre de gravité, les plans d'assemblage et les indications encore visibles sur le circuit imprimé lui-même. Lorsque le marquage du circuit imprimé est peu lisible, chaque étape de vérification manuelle prend plus de temps. Cela ralentit le processus de lancement de produit (NPI) et augmente le risque d'erreurs d'orientation sur des composants d'apparence similaire.
C’est lors des réparations sur site que les mauvais choix en matière de légende se révèlent coûteux. Si l’emplacement d’un régulateur, d’un connecteur ou d’un cavalier n’est plus facile à identifier en raison de l’apparition d’un revêtement conforme, de résidus de flux ou d’une décoloration due à la chaleur, le circuit imprimé peut nécessiter une révision supplémentaire du schéma avant qu’une simple retouche puisse commencer. Il s’agit là d’une perte de temps due à un détail de conception qui aurait pu être évité.
Une meilleure règle empirique pour les cartes à haute densité
Sur les schémas denses, veillez à ce que les informations essentielles de la légende restent rares et ciblées. Conservez la broche 1, la polarité, les identifiants de référence pour les composants montés à la main et les étiquettes pertinentes pour la maintenance. Laissez les contours décoratifs se réduire ou se briser si nécessaire. Cette approche résiste généralement mieux à la fabrication que le fait d'essayer de conserver un contour complet autour de chaque composant.
Si la carte est destinée à un assemblage CMS en série, examinez le résultat en parallèle d’autres contrôles de fabricabilité tels que l’accès au pochoir, la visibilité des repères, l’accessibilité des points de test et l’espacement des composants. Les conflits de sérigraphie apparaissent rarement isolément sur les conceptions très denses ; c’est pourquoi il est utile de les vérifier conjointement avec les choix de disposition des circuits imprimés à montage en surface qui affectent le rendement, l’inspection et les retouches.
Conclusion
L'avertissement de KiCad concernant la distance entre la sérigraphie et le masque est utile, car il met en évidence un véritable compromis de fabrication : les marquages que vous souhaitez apposer sur le circuit imprimé sont trop proches du cuivre sur lequel vous devez souder. La meilleure solution consiste généralement à modifier l'empreinte ou le placement tout en conservant les légendes essentielles à l'assemblage, plutôt que de modifier la règle globale pour simplement masquer l'avertissement. Lorsque vous vérifiez le résultat dans les fichiers Gerber tout en tenant compte de l'assemblage et des retouches, cet avertissement devient un point de contrôle de la conception pour la fabrication (DFM) plutôt qu'une simple nuisance.
Quelle est la distance de sécurité recommandée entre la sérigraphie et le masque de soudure dans KiCad ?
Il n'existe pas de valeur universelle unique, car les fabricants varient d'un à l'autre, mais de nombreux concepteurs partent d'une valeur comprise entre 0,15 mm et 0,20 mm, puis vérifient ces valeurs par rapport à la légende fournie par le fabricant de circuits imprimés et aux capacités de ce dernier en matière de masques. Sur les boîtiers de très petite taille, la largeur des lignes et l'expansion du masque sont tout aussi importantes que la valeur nominale du dégagement.
Dois-je assouplir la règle KiCad juste pour faire disparaître l'avertissement ?
En général, non. Si l'avertissement concerne des repères essentiels, tels que la broche 1 ou la polarité, assouplir la règle peut masquer un véritable problème de fabrication. Corrigez d'abord le gabarit, le placement du texte ou la géométrie locale, puis déterminez si l'avertissement qui subsiste est acceptable.
Pourquoi la sérigraphie s'affiche-t-elle correctement dans KiCad mais disparaît-elle dans les fichiers Gerber ou dans les fichiers de fabrication ?
En effet, lors de la fabrication, la légende est souvent découpée à l'extérieur des ouvertures du masque de soudure afin d'éviter que l'encre ne recouvre les zones soudables. KiCad peut afficher la géométrie d'origine, mais le résultat imprimé ou fabriqué peut supprimer la partie qui chevauche la zone à éviter autour des pastilles exposées.
Quels éléments sérigraphiés faut-il protéger en priorité sur un circuit imprimé à haute densité ?
Protégez les repères de la broche 1, les indicateurs de polarité, les repères d'orientation des connecteurs et toutes les étiquettes nécessaires à l'inspection du premier article ou aux retouches sur banc d'essai. Les contours décoratifs du boîtier sont généralement moins prioritaires et peuvent être raccourcis lorsque l'espace est limité.
