Un composant n’a pas de vrai 0°. Il faut juste que toute la chaîne choisisse le même

Un QFN posé sur une table n’a pas de nord magnétique : il possède bien un Pin 1, une géométrie et parfois un repère moulé, mais son angle 0° n’est pas une vérité physique.

Ce zéro apparaît lorsque la bibliothèque CAD décide comment dessiner le composant ; le fichier pick-and-place réutilise ensuite cette orientation pour annoncer « U17 à 90° », puis l’assembleur transforme ce nombre en mouvement réel alors que la pièce arrive sur bande, en plateau ou en tube avec sa propre orientation pratique.

Tant que les trois étapes partagent la même convention, rien de remarquable ne se produit ; dès que deux logiciels donnent un sens différent au zéro, 90° devient une information parfaitement précise et parfaitement fausse.

Zéro inventé

L’IEC a consacré une norme entière à ce détail. IEC 61188-7:2017 établit une technique cohérente pour décrire l’orientation des composants et de leurs land patterns, précisément afin de faciliter l’échange de données entre acteurs de la chaîne électronique.1

La norme distingue même deux niveaux d’orientation et indique Level B comme préférence pour les nouvelles bibliothèques dans son édition 2017.1 La KiCad Library Convention, elle, demande généralement de placer Pin 1 dans le coin supérieur gauche du footprint, avec des exceptions pour les composants à deux broches, les connecteurs ou les packages dont Pin 1 tombe au milieu d’un côté ; cette orientation suit la convention IPC utilisée par les bibliothèques KiCad.2

Eurocircuits applique une autre référence pour son propre flux : IEC 61188-7, où les composants multibroches sont généralement orientés avec Pin 1 en bas à gauche pour le niveau qu’il utilise.3

Aucune des deux conventions ne rend l’autre géométriquement impossible, puisqu’elles choisissent simplement deux zéros différents pour décrire le même objet.

La chaîne

Le chiffre d’angle du pick-and-place n’est utile qu’avec sa définition de départ : un composant dessiné à zéro dans la bibliothèque peut être tourné de 90° sur le PCB, rotation que l’export place à côté des coordonnées X/Y, tandis qu’à l’usine la machine reçoit la pièce dans un feeder dont l’orientation mécanique dépend du packaging fourni par le fabricant.

Au bout de la chaîne, quatre repères doivent donc rester raccordés : la bibliothèque, la rotation sur le PCB, l’orientation d’arrivée et la convention de la machine.

Un assembleur peut corriger une rotation sans difficulté lorsque la convention est connue ; la facture humaine arrive quand chaque footprint semble provenir d’un référentiel différent.

Eurocircuits a d’ailleurs ajouté dans son Assembly Checker un contrôle capable de signaler qu’un Pin 1 ne correspond pas à l’orientation attendue.3 L’outil ne prouve pas que la convention IEC est la seule bonne ; il essaie de détecter le moment où le contrat reçu devient ambigu pour son processus.

Pin 1

Pin 1 aide parce qu’il fournit un repère physique stable sur de nombreuses familles de composants, sans pour autant répondre exactement à la question du zéro degré.

Un BGA peut avoir A1 dans un coin, un SOIC possède un détrompeur, un composant polarisé indique une électrode. La bibliothèque doit choisir comment placer ce repère dans son système de coordonnées.

La règle générale actuelle de KiCad demande Pin 1 en haut à gauche ; les composants à deux terminaux sont orientés avec Pin 1 à gauche, les connecteurs multipurpose sont préférés horizontalement, et certains packages dont Pin 1 se trouve au milieu d’un côté sont alignés autrement.2

Surtout, la KLC rappelle au début du document que ses règles sont des lignes directrices et que le datasheet du fabricant doit prendre priorité lorsqu’il existe une vraie contradiction, sauf raison documentée de faire autrement.2

Cette réserve compte : une règle de bibliothèque cesse d’aider lorsqu’elle oblige à redessiner un package contre sa propre documentation.

Bibliothèque mixte

Le cas vraiment dangereux n’est pas IEC contre IPC, mais l’absence de convention commune.

Une bibliothèque constituée au fil du temps peut accumuler des footprints créés à la main, importés d’un fabricant, générés par un outil ou récupérés ailleurs, et chacune de ces sources peut avoir utilisé une orientation différente.

Sur le schéma, et même sur le PCB, rien ne saute forcément aux yeux : le composant est tourné jusqu’à ce que le dessin ressemble au datasheet, les pistes arrivent aux bonnes broches et la carte paraît correcte.

Le conflit reste invisible jusqu’au fichier de placement. Si certains footprints ont été construits avec un autre zéro, la colonne Rotation rassemble alors plusieurs systèmes de référence sous un même nom.

C’est une dette de bibliothèque particulièrement vicieuse, car elle ne casse pas le design électrique ; elle casse sa traduction vers la machine.

Décider une fois

IEC 61188-7 existe précisément parce qu’une bibliothèque mondiale ne peut pas reposer sur « ça paraît évident quand on regarde le package ». La norme parle de capture et de transfert de données communs entre partenaires.1

Pour une équipe, la méthode robuste ressemble moins à un nouveau plugin CAD qu’à cinq décisions ennuyeuses mais explicites :

1. choisir une convention pour les nouvelles empreintes ;
2. documenter cette convention dans les règles de bibliothèque ;
3. contrôler les footprints importés au lieu de supposer qu’ils suivent le même zéro ;
4. exporter un pick-and-place dont le sens de rotation est connu ;
5. donner à l’assembleur la référence nécessaire pour traduire ce zéro vers ses feeders.

KiCad fait ce travail à l’échelle d’une bibliothèque publique grâce à sa KLC, qui fixe une convention générale tout en documentant les exceptions.2 Eurocircuits le fait de l’autre côté de la chaîne en annonçant la convention qu’il utilise et en contrôlant les incohérences au moment de préparer l’assemblage.3

À ce moment-là, le transfert cesse d’être deviné et devient un contrat explicite entre les deux côtés de la fabrication.

Un zéro portable

L’intérêt dépasse les PCB.

Dès qu’un objet passe entre plusieurs logiciels, machines ou entreprises, une valeur locale finit par ressembler à une vérité universelle : origine d’un modèle 3D, sens positif d’une rotation, repère d’une machine CNC, axe d’un robot, orientation d’une caméra.

Une bonne convention n’a pas besoin de paraître naturelle à l’œil ; elle doit surtout rester stable, documentée et traduisible aux frontières du système.

IEC et KiCad peuvent donc placer Pin 1 différemment sans que l’un ait découvert un nouveau nord. Leur désaccord apparent rappelle surtout ceci : quand une machine doit lire votre dessin, le zéro doit être défini aussi soigneusement que la forme elle-même.