Ligne SMT - Un guide complet sur la ligne de technologie de montage en surface

Ligne SMT - Un guide complet sur la ligne de technologie de montage en surface

La technologie de montage en surface (SMT) a révolutionné l'industrie de la fabrication électronique au cours des dernières décennies.

La ligne d'assemblage SMT, communément appelée Ligne SMTLe système d'assemblage de cartes de circuits imprimés (PCB) permet la production automatisée en masse d'assemblages de cartes de circuits imprimés avec une grande précision et une grande rapidité.

Cet article présente une vue d'ensemble des lignes SMT, de leur fonctionnement, de leur coût et du choix du fabricant de lignes SMT.

Table des matières
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    Qu'est-ce que la ligne SMT ?

    Une ligne SMT est une ligne de production entièrement automatisée utilisée pour assembler des dispositifs de montage en surface (SMDs) sur des cartes de circuits imprimés. Les lignes SMT se composent d'une série de machines et de composants optimisés pour la fabrication de gros volumes de produits électroniques.

    Ligne SMT
    Ligne SMT

    La ligne SMT achemine séquentiellement les circuits imprimés vers divers modules qui utilisent une technologie robotique avancée pour garnir les cartes de composants montés en surface par projection de soudure, distribution d'adhésif, inspection, test, nettoyage et autres processus automatisés.

    Les lignes SMT offrent une précision extrême à des vitesses très élevées par rapport à l'assemblage manuel de circuits imprimés, ce qui permet aux fabricants de produire en masse des produits électroniques de manière rentable. Elles permettent l'assemblage automatisé de produits électroniques grand public, d'appareils électroménagers, de véhicules, d'équipements aéronautiques et spatiaux, d'appareils médicaux, d'équipements industriels, etc.

    Comment fonctionne la ligne SMT

    Pourquoi utiliser la ligne SMT ?

    Il y a plusieurs raisons essentielles pour lesquelles les lignes SMT sont devenues l'étalon-or pour l'assemblage des composants électroniques et des circuits imprimés dans la plupart des usines de fabrication :

    Augmentation de la vitesse de production
    Les lignes SMT peuvent fonctionner à des vitesses supérieures à 15 000 composants par heure, ce qui permet d'achever l'assemblage beaucoup plus rapidement qu'il n'est humainement possible de le faire. Il en résulte un débit et une productivité plus élevés.

    Amélioration de la cohérence et de la précision
    Les machines SMT automatisées garantissent un placement et une soudure des composants extrêmement cohérents, reproductibles et précis, avec une précision de 0,05 mm, supérieure à celle des méthodes manuelles.

    Configuration polyvalente
    Les lignes SMT sont très modulaires et peuvent être configurées pour traiter des composants de différentes tailles, depuis les puces 01005 jusqu'aux grands QFP et connecteurs. Les chargeurs, les chariots, les trieurs, les magasins, les détecteurs, les têtes de distribution et les buses peuvent tous être adaptés aux différentes lignes de produits.

    Réduction des coûts de main-d'œuvre
    L'automatisation réduit considérablement les besoins en main-d'œuvre et les coûts associés par rapport au brasage manuel. Le SMT permet d'atteindre des volumes élevés sans augmenter proportionnellement la main-d'œuvre.

    Capacité à manipuler des PCB complexes
    Les lignes SMT peuvent s'adapter à des circuits imprimés multicouchesLa fabrication de produits électroniques avancés est rendue possible grâce à l'utilisation d'une technologie de pointe, de composants à pas fin et de circuits miniaturisés.

    Amélioration de la qualité et de la fiabilité
    L'automatisation des contrôles de processus, l'inspection par vision industrielle et les essais permettent de réduire les défauts et d'améliorer la qualité et la fiabilité du produit final.

    Évolutif en fonction de la demande
    Les lignes SMT offrent une capacité flexible qui peut être augmentée ou réduite par l'ajout ou la réduction d'équipements en fonction des besoins de production, ce qui est idéal pour répondre aux fluctuations de la demande.

    Qu'est-ce que le processus de la ligne SMT ?

    Processus de la ligne SMT
    Processus de la ligne SMT

    Bien que les configurations des lignes SMT puissent varier, le processus d'assemblage de base suit généralement les étapes clés suivantes :

    1. Impression de la pâte à braser : Les circuits imprimés passent d'abord par une imprimante à pâte à braser qui dépose un modèle contrôlé de pâte à braser sur les plages de contact où seront placés les composants.

    2. Placement des composants SMD : Ensuite, des machines "pick-and-place" remplissent les circuits imprimés avec précision en prélevant rapidement les composants des chargeurs et en les plaçant sur les plots enduits de pâte à braser qui leur sont destinés, dans l'ordre programmé.

    3. Refusion des soudures : Les cartes peuplées passent ensuite dans un four de soudure industriel qui fait fondre ou refondre la pâte à braser pour former des joints de soudure électrique permanents qui fixent les composants CMS au circuit imprimé.

    4. Revêtement conforme : Une machine d'enduction optionnelle peut ensuite déposer une couche de plastique protectrice sur les circuits imprimés assemblés, afin de les isoler et d'éviter qu'ils ne soient endommagés.

    5. Inspection optique automatisée (AOI) : L'inspection optique informatisée examine les circuits imprimés assemblés à l'aide de caméras pour détecter les défauts de soudure, de placement ou de composants.

    6. Essais fonctionnels : Les essais électriques sont effectués pour confirmer le bon fonctionnement en vérifiant la continuité, la résistance, la tension et d'autres paramètres.

    7. Étiquetage, emballage et expédition : Enfin, les assemblages finis sont marqués par des numéros de série, emballés et expédiés. Des convoyeurs, des robots et un suivi informatique gèrent les flux de matériaux.

    Cette séquence en ligne entièrement automatisée permet un assemblage cohérent de bout en bout de l'électronique avec une intervention humaine minimale pour une production de masse efficace.

    Qu'est-ce qu'une machine SMT ?

    Plusieurs modules d'équipement clés constituent une ligne SMT cohérente :

    Imprimante de pâte à braser : Imprime un motif précis de pâte à braser sur les circuits imprimés avant que les composants ne soient placés.

    Machine Pick and Place : Bras robotique automatisé à grande vitesse qui prélève les composants des chargeurs et les place avec précision sur les cartes.

    Four de refusion de soudure : Système de soudure qui fait fondre la brasure pour fixer les composants sur les cartes par convection, rayonnement infrarouge ou refusion en phase vapeur.

    Système de revêtement conforme : Machine optionnelle pour déposer un film plastique de protection sur les panneaux assemblés.

    Machine AOI (Automated Optical Inspection) : Système basé sur l'imagerie qui scanne les cartes et les composants à la recherche de défauts.

    Testeur fonctionnel : Teste les fonctions et les paramètres électroniques tels que la continuité, la résistance, la tension, etc.

    Convoyeurs : Convoyeurs à rouleaux qui transportent les PCB entre les machines.

    Mangeoires : Fournir en permanence des composants au système de prise et de dépose à partir de bobines, de bâtonnets ou de plateaux.

    Logiciel : Les logiciels ERP, MES et de contrôle des machines gèrent la planification de la production, la configuration, les matériaux, la surveillance et le suivi des processus.

    Ces machines de base, intégrées les unes aux autres en séquence, constituent la ligne de production SMT automatisée qui couvre toutes les étapes de l'assemblage.

    Comment fonctionne la ligne SMT ?

    Sur le plan opérationnel, les lignes SMT fonctionnent en dessinant d'abord des fichiers de conception assistée par ordinateur des circuits imprimés, puis en programmant la séquence d'assemblage dans les machines à l'aide d'un logiciel sophistiqué qui traduit la conception assistée par ordinateur en instructions machine.

    Comment fonctionne la ligne SMT
    Comment fonctionne la ligne SMT

    Les opérateurs chargent les matériaux - panneaux de circuits imprimés vierges, pâte à braser, composants, etc. Le convoyeur transfère les panneaux dans l'imprimante à pâte à braser pour déposer la pâte sur les pastilles conformément au programme. Les circuits imprimés sont ensuite acheminés vers la machine de prélèvement et de placement, qui utilise des têtes d'aspiration pneumatiques pour prélever rapidement les composants des chargeurs et les placer avec précision sur les cartes, conformément aux instructions.

    Les composants sont maintenant fixés librement sur les pastilles. Le convoyeur fait avancer les panneaux dans le four de refusion pour faire fondre la soudure et fixer solidement les pièces sur les cartes. Les stations d'enduction et d'inspection effectuent ensuite leurs tâches automatisées avant que les cartes ne quittent la ligne entièrement assemblées.

    Le passage d'une variante de produit à l'autre s'effectue en échangeant les chargeurs et les programmes appropriés. Les machines modulaires fonctionnent en étroite harmonie pour recevoir les planches, ajouter de la valeur à chaque étape, puis produire des planches terminées grâce à une automatisation orchestrée par logiciel qui fonctionne 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, avec une grande fiabilité.

    Combien coûte une ligne SMT ?

    Le coût d'une ligne SMT peut varier considérablement, d'environ 1,4 million de tonnes pour une ligne de base de 6 à 8 stations à 1,4 million de tonnes ou plus pour une ligne haut de gamme entièrement équipée des technologies les plus récentes. Les facteurs qui influencent le coût global de l'investissement sont les suivants

    • Nombre de machines/modules nécessaires en fonction des volumes de production et de la complexité.
    • Type de technologie de montage - chip shooter vs multi-gantry, dual delivery, etc.
    • Capacités de vitesse et de précision.
    • Processus supplémentaires en ligne tels que le revêtement, l'inspection, les essais.
    • Degré d'automatisation et de sophistication des logiciels.
    • Longueur et caractéristiques du convoyeur.
    • Réputation de la marque et qualité de l'équipement.
    • Contrats de service, formation, installation, etc.

    Bien qu'ils représentent un investissement initial substantiel, les gains d'efficacité à long terme et les capacités de génération de revenus d'une ligne SMT performante dépassent généralement de loin les coûts initiaux pour les fabricants d'électronique axés sur la croissance, la cohérence et le leadership technologique.

    Comment choisir un fabricant de lignes SMT ?

    Fabricant de lignes SMT
    Fabricant de lignes SMT

    Les constructeurs de machines étant nombreux, voici quelques conseils pour choisir le bon fournisseur de lignes SMT :

    • Étudiez la réputation du secteur, ses références, les avis des clients et les études de cas. Les acteurs plus établis ont tendance à être plus fiables.
    • Recherchez une expertise spécialisée dans vos produits et volumes plutôt que des généralistes.
    • Tenez compte de la sophistication technique - leur ligne intègre-t-elle les dernières innovations ?
    • Évaluer la vitesse, la précision, les temps de changement et d'autres capacités.
    • Évaluer la flexibilité - la ligne peut-elle être facilement étendue et adaptée à l'avenir ?  
    • Examiner l'agencement de l'usine proposée et les flux de matières pour détecter les goulets d'étranglement.
    • Examiner les services d'assistance après-vente, les plans de maintenance, les services de formation, la documentation et les garanties.
    • Comparez le coût total de possession au retour sur investissement escompté plutôt que de vous concentrer sur le prix initial.
    • Rechercher des fournisseurs prêts à collaborer en tant que partenaires à long terme, et pas seulement en tant que vendeurs.

    En évaluant soigneusement vos objectifs de fabrication, puis en évaluant les fournisseurs en fonction de leurs antécédents, de leurs compétences spécialisées, de leur sophistication technologique et de leur service après-vente, vous pouvez identifier le partenaire idéal pour la ligne SMT qui vous permettra de réaliser votre feuille de route.

    Conclusion

    La mise en place d'une ligne SMT avancée est un investissement stratégique qui permet aux fabricants d'électronique de réaliser des économies d'échelle automatisées et de rester compétitifs. Comme le souligne cet article, les lignes SMT offrent une rapidité, une précision, une flexibilité et une fiabilité extrêmes dans la production en masse d'assemblages de circuits imprimés par rapport aux approches manuelles conventionnelles. Grâce à une planification diligente et à la sélection de l'équipement et des intégrateurs appropriés, les fabricants peuvent tirer parti des lignes SMT pour réduire les coûts tout en augmentant les capacités et la production. Le résultat est la capacité de fournir de manière rentable des produits électroniques de pointe et de haute qualité à des prix défiant toute concurrence.

    FAQ - à propos du PCB

    Une ligne SMT est une ligne de production entièrement automatisée utilisée pour assembler des composants montés en surface (SMD) sur des cartes de circuits imprimés. Les lignes SMT sont constituées d'une série de machines et de composants optimisés pour la fabrication de gros volumes de produits électroniques.

    • Augmentation de la vitesse de production
    • Amélioration de la cohérence et de la précision
    • Configuration polyvalente
    • Réduction des coûts de main-d'œuvre
    • Capacité à manipuler des PCB complexes
    • Amélioration de la qualité et de la fiabilité
    • Évolutif en fonction de la demande

    1. Impression de la pâte à braser

    2. Placement des composants CMS

    3. Refusion des soudures

    4. Revêtement conforme

    5. Inspection optique automatisée (AOI)

    6. Essais fonctionnels

    7. Étiquetage, emballage et expédition

     

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