Une mire de PCB est une référence optique volontairement simple qui relie les coordonnées des imprimantes de pâte, machines de placement et systèmes d’inspection à la carte physique. Elle prend généralement la forme d’un disque de cuivre exposé entouré d’une zone libre contrastée. La caméra repère la mire, la compare aux coordonnées programmées et compense translation, rotation et, si l’équipement le permet, de petits écarts d’échelle ou de déformation.
Ces petites marques font le lien entre CAO et fabrication réelle. Un contraste faible, une géométrie variable ou une disposition ambiguë peuvent provoquer des défauts d’alignement récurrents même sur une ligne performante. Ce guide présente les décisions à convenir avec l’assembleur avant validation.
Le rôle des mires#
Une ligne automatisée ne peut pas supposer que chaque carte entre exactement au même endroit. Tolérances du convoyeur, outillage, réglage d’impression et fabrication introduisent de petits décalages. Le logiciel de vision utilise des coordonnées connues pour relier celles de la machine et de la carte avant impression, placement ou AOI.
Une mire reconnue peut établir une origine ou un décalage local. Deux mires séparées permettent aussi de résoudre la rotation. Trois mires non alignées renforcent les vérifications d’échelle, d’étirement, de biais ou de discordance avec le programme lorsque le système permet ces corrections. La stratégie dépend de la machine : les capacités documentées de l’assembleur sont donc des données de conception.
Mires globales, de panneau et locales#
| Type | Zone de référence | Usage courant |
|---|---|---|
| Mire de panneau | Panneau de fabrication entier | Aligner le panneau pour impression, placement et inspection avant séparation. |
| Mire globale de carte | Une carte individuelle | Repérer la carte et corriger sa position et sa rotation globales. |
| Mire locale | Un composant à pas fin ou à matrice de connexions | Améliorer le repérage près d’un placement laissant peu de marge. |
Un panneau peut comporter des mires de panneau et de carte. Les premières repèrent l’ensemble, les secondes permettent une correction individuelle. Chaque BGA ou boîtier à pas fin n’exige pas automatiquement des mires locales : des machines modernes peuvent atteindre la précision requise avec de bonnes références globales. Elles restent utiles si l’assembleur, le guide du composant ou la capacité du procédé les demande.
Géométrie recommandée#
Un point de départ pratique est un disque plein de cuivre d’environ 1 mm, exposé dans le vernis et entouré d’un dégagement. Une ouverture de 2 mm autour d’une mire de 1 mm est fréquente, mais ne remplace pas les règles de l’assembleur. IPC-7351 comporte des exemples de mires globales, de panneau et locales ainsi que des exigences de dimensions et de dégagement ; consultez-la avec les règles des équipements.
Une bonne mire reste délibérément simple :
- un vrai cercle, pas un logo, une croix, un via ou un caractère ;
- du cuivre plein exposé, sans perçage ;
- une ouverture uniforme de vernis créant un contraste net ;
- aucune sérigraphie, piste, pastille, point de test ou inscription dans le dégagement ;
- une taille, une finition et une construction identiques pour un même alignement.
Ne recouvrez pas la mire de vernis. Elle n’est pas non plus un trou d’outillage : la première est optique, le second positionne mécaniquement panneau ou support. Ils maîtrisent des erreurs différentes.
Finition et contraste optique#
Les mires reçoivent généralement la même finition que les autres pastilles exposées. ENIG, argent ou étain chimique, OSP et HASL présentent des luminosités, planéités et réflexions différentes. La régularité compte plus qu’un brillant exceptionnel. Un dépôt irrégulier, une contamination ou de la brasure peuvent déplacer le centre détecté ou rendre la reconnaissance intermittente.
Gardez le dégagement libre de formes concurrentes. Un vernis sombre donne souvent un contraste net avec le métal ; une surface claire ou réfléchissante peut demander un réglage de vision. Pour une finition ou couleur inhabituelle, fournissez des échantillons représentatifs ou validez la cible avec l’assembleur plutôt que de présumer que la bibliothèque standard fonctionnera.
Combien de mires prévoir ?#
Pour une carte rectangulaire courante, trois mires globales non alignées forment une base robuste. Deux bien espacées résolvent position et rotation, la troisième apporte redondance et contrôles géométriques. Une seule peut suffire à une opération limitée, manuelle ou machine, mais ne résout pas indépendamment toutes les erreurs d’alignement.
Écartez les mires autant que possible : une longue base réduit la sensibilité de la mesure angulaire aux erreurs de centre. Évitez trois marques en ligne. Une disposition asymétrique aide aussi à distinguer une carte tournée de 180 degrés.
Règles de placement#
- Prévoir les mires sur la face traitée. En double face, équipez chaque côté imprimé ou monté de références adaptées.
- Répartir les mires globales. Placez-les près de coins différents en respectant manutention, bords techniques, pinces et dégagements des composants.
- Éviter alignement et symétrie. Les trois mires doivent former un triangle clair, pas une ligne ou un motif facilement inversé.
- Conserver une référence rigide commune. Évitez une marque critique sur une languette flexible, une liaison sécable ou une zone se déformant par rapport au placement.
- Préserver la vue de la caméra. Composants hauts, étiquettes, colle, palettes et supports ne doivent pas couvrir ou ombrer la cible au moment utile.
- Maintenir un dégagement net. Pastilles, cuivre et sérigraphie proches peuvent être pris pour la cible ou réduire le contraste des contours.
Pour une matrice, concevez ensemble la mise en panneau, les bords techniques, languettes, rainures en V, supports de transport et mires. Même parfaite, une marque sur un bord retiré avant une opération ultérieure ne pourra plus servir à celle-ci.
Mires locales pour composants à pas fin#
Les mires locales se placent près du composant exigeant pour corriger l’étirement ou le repérage local. Elles sont pertinentes lorsque le pas, la taille du boîtier ou la précision démontrée entre machine et carte laissent peu de marge. Matrices de connexions, QFP à pas fin et connecteurs denses sont des candidats courants.
Utilisez au moins deux références locales séparées si translation et rotation doivent être corrigées, sauf indication différente de l’assembleur. Ne les rapprochez pas au point d’interférer avec ouvertures de pâte, échappement des pistes ou accès d’inspection. Si l’espace manque, vérifiez d’abord si les références globales et le centrage du composant par la machine suffisent.
Les mires dans la bibliothèque CAO#
Traitez une mire comme une empreinte maîtrisée, pas un cercle de cuivre improvisé. Sa définition doit inclure :
- le diamètre du disque de cuivre ;
- l’ouverture de vernis et le dégagement explicite ;
- l’identification sur la couche d’assemblage ;
- une classification composant ou mécanique adaptée à l’outil EDA ;
- une couronne ou zone interdite empêchant les empiétements accidentels ;
- une référence descriptive comme FID1, FID2 et FID3.
Excluez les mires des achats et quantités ordinaires de montage dans la nomenclature, mais conservez-les dans les positions si le processus d’importation de l’assembleur les attend. Les couches de fabrication validées doivent contenir le cuivre et le vernis prévus, pas seulement le symbole du schéma.
Mires de panneau et données de répétition#
Pour une livraison en matrice, les mires de panneau appartiennent à des bords ou zones stables conservés durant les étapes automatiques. Le plan distingue mires de panneau, de carte et locales. Documentez origine, unités et convention de rotation afin que l’usine n’ait pas à deviner à quelle carte appartient chaque référence.
Si le fabricant crée le panneau, communiquez l’intention au niveau carte et laissez fabricant et assembleur coordonner les bords. Un panneau de fabrication n’est pas automatiquement adapté au montage : il peut nécessiter mires, trous d’outillage, coupons, dégagements de support et largeur suffisante pour le convoyeur.
Erreurs courantes#
| Erreur | Pourquoi elle pose problème | Meilleure approche |
|---|---|---|
| Utiliser un trou métallisé | Perçage, métallisation et couronne ajoutent des contours et réduisent la stabilité du centre. | Employer un disque de cuivre plein non percé. |
| Vernis couvrant une partie de la mire | Le contour détecté peut se déplacer ou perdre son contraste. | Créer une ouverture concentrique explicite. |
| Sérigraphie ou cuivre dans le dégagement | La caméra peut voir des formes concurrentes. | Imposer une zone optique libre dans les règles et la documentation. |
| Trois marques en ligne | La correction géométrique et le contrôle d’orientation sont affaiblis. | Former un triangle largement espacé. |
| Une seule face équipée | La seconde impression ou pose manque de références équivalentes. | Ajouter des mires propres à chaque face automatisée. |
| Mires cachées par supports ou étiquettes | La cible existe en CAO mais reste invisible à la caméra. | Examiner toute la séquence et l’encombrement des supports. |
| Coordonnées absentes ou ambiguës | Le réglage devient manuel et propice aux erreurs. | Diffuser positions, plans et données de panneau cohérents. |
Toutes les cartes ont-elles besoin de mires ?#
Toutes ne demandent pas la même stratégie. Un prototype monté à la main avec de gros composants traversants peut s’en passer. Une machine moderne peut parfois utiliser des formes de carte, pastilles ou références de panneau si logiciel et procédé sont qualifiés. À l’inverse, une production dense à pas fin bénéficie généralement de cibles explicites et répétables.
Décidez selon précision, dimensions, format du panneau, pas, volume et équipement réel. Supprimer des mires pour gagner quelques millimètres carrés peut déplacer le coût vers le réglage, la perte de marge ou les échecs d’inspection.
Liste de vérification de conception#
- Confirmer diamètre, ouverture et dégagement préférés de l’assembleur.
- Prévoir des références globales ou de panneau pour chaque face et opération qui les nécessite.
- Choisir une disposition non alignée, asymétrique et aussi espacée que possible.
- Vérifier l’absence d’obstruction par bords, pinces, palettes, étiquettes et composants.
- Ajouter des mires locales uniquement si boîtier ou procédé le justifient.
- Vérifier cuivre et vernis dans les Gerber ou IPC-2581 finaux, pas seulement en CAO.
- Conserver identités et coordonnées cohérentes entre plans et fichiers de placement.
- Contrôler taille, finition, contamination et reconnaissance sur les premiers articles.
Vérifiez la version finale dans un visualiseur Gerber en ligne, puis par la revue DFM du fournisseur. Les mires font partie du plan d’assemblage, comme les ouvertures de pochoir, l’orientation et le profil de refusion.
Sources primaires#
- Sommaire d’IPC-7351B, avec les rubriques mires globales/de panneau et locales, position, dimensions et dégagements.
- Tableau de révision IPC pour le statut des normes de conception et d’assemblage.
- Array QFN Design Guide de Texas Instruments, reliant la précision aux mires, au repère, aux dimensions, à la planéité et à la machine.
- QFN and SON PCB Attachment de Texas Instruments, pour le contexte d’assemblage de ces boîtiers.
Questions fréquentes#
Qu’est-ce qu’une mire de PCB ?
Une référence optique, généralement un disque de cuivre exposé entouré de dégagement, permettant d’aligner la carte physique sur les coordonnées programmées.
Quelle taille doit-elle avoir ?
Un disque de 1 mm avec une ouverture d’environ 2 mm est courant. Les dimensions correctes suivent la spécification qualifiée de l’assembleur et la norme applicable.
Combien de mires faut-il ?
Trois mires globales espacées et non alignées constituent une base robuste. Certains procédés en utilisent deux ou une, et des placements locaux exigeants peuvent en demander davantage. Confirmez la méthode avec l’assembleur.
Faut-il les recouvrir de vernis ?
Non. Le cuivre est normalement exposé dans une ouverture plus grande et concentrique pour créer une frontière optique nette.
Sont-elles nécessaires sur les deux faces ?
Si les deux faces subissent impression, placement ou inspection automatiques, chacune doit posséder des références accessibles adaptées.
Les trous d’outillage sont-ils équivalents ?
Non. Ils positionnent mécaniquement les panneaux ou supports. Les mires fournissent les coordonnées optiques à la vision. Un panneau peut avoir besoin des deux.