Comment créer la meilleure nomenclature (BOM) pour votre circuit imprimé ?

La nomenclature (Bill of Materials) est d’une importance capitale dans la phase de conception et de production des appareils électroniques, en commençant par le circuit imprimé. En l’absence d’une nomenclature détaillée et soigneusement compilée, le projet risque de nécessiter plusieurs révisions inutiles, avec d’éventuels problèmes et retards en cours de production. Bien que la nomenclature ne semble pas constituer le volet le plus important dans la conception des circuits imprimés, elle reste certainement l’un des points les plus critiques.

Qu’est-ce qu’une nomenclature ?

La nomenclature n’est rien d’autre qu’une liste complète des matières premières, des composants électroniques, assemblés et semi-assemblés, des petites pièces et de tout ce qui est nécessaire à la fabrication des circuits imprimés. Une nomenclature doit nécessairement être extrêmement précise et détaillée sans laisser de place à d’éventuelles ambiguïtés, car elle regroupe les informations utilisées pour la fabrication du circuit imprimé : elle contient essentiellement le cahier des charges soumis par le client au fabricant.

La nomenclature est un élément essentiel de la conception des circuits imprimés. Elle permet à l’équipe de production de configurer et de programmer les machines en vue de la fabrication de circuits imprimés, ainsi qu’au service des achats de connaître les matériaux et les composants à commander et en quelles quantités. Il existe de nombreux formats de nomenclature différents, compilés à la main par les concepteurs ou créés automatiquement par des outils logiciels spécialisés, généralement intégrés dans l’infrastructure informatique de l’entreprise (ERP, SAP ou autre logiciel de gestion similaire). La compilation d’une nomenclature prend certes du temps, mais elle permet de gagner en efficacité lors du processus de fabrication, en évitant des erreurs coûteuses, notamment dans le cadre des projets les plus complexes. La figure 1 présente un exemple de nomenclature de circuit imprimé ; son contenu sera décrit en détail dans les paragraphes suivants.

Image 1 : Exemple de nomenclature.

Comme le montre la figure 1, une nomenclature correspond essentiellement à un tableau. Par conséquent, un outil de compilation de feuilles de calcul peut suffire dans le cas de projets peu complexes. Toutefois, il est conseillé d’utiliser des outils spécialement conçus à cette fin lorsque la taille et la complexité du projet augmentent.

Avant de rédiger une nomenclature, il convient de terminer la conception du circuit imprimé et notamment de disposer des fichiers Gerber qui viennent en entrée du processus. La version finale d’une nomenclature s’obtient généralement après un certain nombre d’itérations qui tiennent compte de diverses améliorations, corrections ou modifications des exigences apportées à la conception initiale. Étant donné que plusieurs utilisateurs peuvent être autorisés à apporter des modifications à la nomenclature, il est nécessaire de mettre en place un système de suivi des versions qui permette de maîtriser parfaitement les modifications et d’en connaître les auteurs. Notez également que dans de nombreuses entreprises, la nomenclature est utilisée par différents services, tels que la conception électronique, la mécanique, les achats et la fabrication.

Comment renseigner une nomenclature ?

Quel que soit l’outil utilisé, la création d’une nomenclature comprend les étapes suivantes :

• création de la version initiale du document, en indiquant en premier lieu le nom du projet et toute autre information utile permettant une identification immédiate ;
• organisation des documents, en définissant les utilisateurs qui peuvent y accéder et leurs droits d’accès (lecture, écriture, création, annulation, etc.). Il est également nécessaire d’activer le système de suivi des modifications et de mettre en place le référentiel physique (avec une fonctionnalité de sauvegarde) qui hébergera le fichier ;
• définition des colonnes: chaque colonne de la feuille de calcul doit comporter en haut le nom qui identifie la catégorie : nom de la pièce, quantité, fabricant, code, description, etc. (voir image 1) ;
• renseignement des lignes: une ligne doit être ajoutée et correctement renseignée à chaque élément appartenant à la nomenclature. Comme ces renseignements sont essentiels à la réussite du projet, les informations saisies doivent être exactes et cohérentes avec les fichiers Gerber du circuit imprimé ;
• maintien à jour de la nomenclature: une fois créé, le fichier doit être tenu à jour, avec un suivi de chaque révision effectuée.

Quels sont les renseignements qu’une nomenclature doit contenir ?

Bien que les renseignements contenus dans la nomenclature puissent différer d’un projet à l’autre, certaines informations de base doivent toujours être présentes et associées à chaque colonne du tableau. En voici une liste indicative :

• numéro de pièce: il s’agit du code, également appelé MPN (Manufacturer Part Number, numéro de pièce fabricant), fourni par le fabricant afin d’identifier chaque pièce. Comme le numéro de pièce est un code unique utilisé dans le monde entier, il évite tout risque de confusion ou de malentendu entre les personnes qui compilent la liste et celles qui l’utilisent ;
• nom du fabricant: ce champ détaille la pièce unique et permet à ceux qui utilisent la nomenclature d’accéder directement au catalogue du fabricant ou du distributeur, en identifiant immédiatement et correctement la pièce. Cette information est très importante pour les personnes qui compilent la nomenclature : il est nécessaire de vérifier au préalable la disponibilité de chaque pièce en quantité suffisante, en s’assurant qu’elle peut être trouvée à un coût et un délai qui soient compatibles avec les contraintes budgétaires du projet. Dans le cas contraire, il convient de trouver une pièce de remplacement, ce qui implique des délais et des coûts supplémentaires ;
• description: fournit des renseignements supplémentaires sur la pièce, tels que la couleur, le poids, la taille, les unités de mesure et les caractéristiques électriques (tension, courant, puissance, etc.), utiles pour mieux détailler la pièce de manière unique ;
• quantité: précise, pour chaque pièce, le nombre d’unités requises par la conception du circuit imprimé. Il convient de noter comment, dans le cas de productions à grande échelle (dépassant quelques milliers d’unités), des remises peuvent généralement être obtenues auprès du fabricant ;
• référence: chaque partie du circuit imprimé doit avoir une référence unique (correspondant généralement à la sérigraphie du circuit imprimé) permettant d’identifier l’endroit où la partie sera positionnée sur le circuit imprimé (par exemple, R₁, R₂, R₃, etc. pour les résistances). La référence, généralement composée d’une lettre suivie d’un numéro progressif, correspond également aux informations contenues dans les schémas ;
• type de montage: pour de nombreux composants électroniques, il convient de distinguer le montage en surface (SMD) du montage par trou traversant (PTH) ;
• type de boîtier: le cas échéant, il convient de préciser le boîtier précis utilisé par la pièce (par exemple QFN16 ou 20-SSOP) ;
• numéro de couche: avec la généralisation des cartes multicouches, il est important de préciser à quelle couche appartient la pièce ;
• pièce de rechange: si une pièce peut être facilement remplacée sans nuire à la conception du circuit imprimé, il est possible d’indiquer une pièce de rechange à utiliser si la pièce d’origine n’est plus disponible ;
• niveau de nomenclature: la nomenclature est souvent organisée en plusieurs niveaux, chacun d’entre eux identifiant un ensemble ou un sous-ensemble spécifique. L’indication de niveau permet de parcourir facilement les différents niveaux de la nomenclature. Une nomenclature à plusieurs niveaux est également qualifiée de hiérarchisée, tandis qu’une nomenclature à un niveau est dite horizontale. Un smartphone, par exemple, se compose d’un système sur puce, d’un écran, d’une mémoire, de capteurs, d’un appareil photo, d’une interface sans fil, de connecteurs, de vis et de petites pièces, etc. Chacun de ces sous-ensembles peut comporter une nomenclature spécifique. Il est possible également de ventiler la nomenclature de l’appareil photo au niveau de ses composants : objectifs, processeur, micrologiciel, support d’appareil photo, etc. L'image 2 présente une nomenclature hiérarchisée ;
• phase: ce champ indique, par exemple, à quel stade du cycle de vie du projet chaque pièce spécifique est utilisée : « en production », « en cours de développement », « non publié », « à approuver », etc. Ces informations sont particulièrement utiles pour les projets très innovants (NPI), car elles permettent de suivre facilement l’avancement et de planifier le projet de manière réaliste.

Image 2 : Exemple de nomenclature hiérarchisée.

Quelles sont les erreurs courantes et comment les éviter ?

Si une nomenclature ne respecte pas les normes de qualité requises, des problèmes peuvent survenir en cours de production, par exemple un mauvais appariement des pièces, des coûts plus élevés que prévu ou des retards dans la mise sur le marché du produit. L’une des erreurs les plus courantes est la possibilité que certains composants n’aient pas été ajoutés à la nomenclature ou aient été placés au mauvais endroit. Parfois, il suffit d’ajouter un composant manquant en cours de révision : cette opération entraîne non seulement des retards de livraison, mais aussi des coûts supplémentaires. Si une nomenclature ne précise pas au fabricant où chaque pièce doit être placée sur la carte, certains composants peuvent être intervertis. Si ce problème est détecté immédiatement, le fabricant peut modifier le lot de production ou en lancer un nouveau. Sinon, le problème ne sera détecté que lors de l’essai du prototype ou du premier lot de production. Les principaux types d’erreurs peuvent être classés comme suit :

• erreur d’inventaire: si le nombre d’unités pour chaque pièce n’est pas correctement spécifié, le projet sera inévitablement retardé, ce qui entraînera une augmentation des coûts. Les mêmes conséquences se produisent dans le cas de composants manquants ;
• erreurs d’évaluation du produit: les pièces spécifiées dans la nomenclature doivent respecter les exigences budgétaires imposées pour la production ; sinon, le projet risque d’être abandonné faute d’être jugé rentable ;
• utilisation de pièces non standard: de nombreux appareils électroniques, tels que les appareils électromédicaux et les appareils portables, doivent respecter des contraintes de sécurité strictes. Les composants qui ne respectent pas les normes requises (par exemple, une batterie lithium-ion de qualité insuffisante) peuvent avoir de graves conséquences pour l’utilisateur et nuire à la réputation de la marque ;
• nomenclature non mise à jour ou non suivie: avant de lancer la production, assurez-vous toujours que tous les renseignements contenus dans la nomenclature sont corrects et que la version envoyée au fabricant est la plus récente. Même la plus petite erreur est susceptible d’avoir des effets désastreux lors de la fabrication de circuits imprimés.