Déballage de l'assemblage de circuits imprimés SMT - Technologie de montage en surface

Déballage de l'assemblage de circuits imprimés SMT - Technologie de montage en surface

L'évolution extraordinaire et continue des appareils électroniques dépend de la précision, de la miniaturisation et de l'automatisation de la production de cartes de circuits imprimés (PCB) multi-composants de plus en plus denses - une possibilité offerte par la mise en œuvre de la technologie de montage en surface (SMT).

Cet article démystifie ce qui définit Assemblage de circuits imprimés SMT les processus, les machines, les structures de coûts, les avantages par rapport à leurs prédécesseurs et les stratégies de sélection des partenaires de fabrication.

Table des matières
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    Qu'est-ce que l'assemblage de circuits imprimés SMT ?

    L'assemblage de circuits imprimés SMT désigne la méthodologie consistant à monter mécaniquement puis à souder de minuscules composants électroniques sur des plots de contact métallisés situés sur les surfaces extérieures des circuits imprimés, en utilisant une automatisation programmée plutôt qu'une insertion ou une soudure manuelle. Cette méthode permet de densifier les microcomposants afin de répondre à la demande du marché, qui souhaite enrichir en permanence les fonctions électroniques dans des facteurs de forme de produits de plus en plus réduits.

    Assemblage de circuits imprimés SMT
    Assemblage de circuits imprimés SMT

    Le nom provient du fait que les composants sont positionnés directement sur les surfaces de la carte plutôt que de monter les fils des composants dans des trous percés mécaniquement à travers les cartes. Le fait de ne pas devoir laisser dépasser les fils sur les côtés opposés de la carte permet d'économiser de l'espace, qui peut être utilisé pour loger d'autres éléments de circuit complexes.

    Quelle est la différence entre l'assemblage de circuits imprimés SMT et l'assemblage de circuits imprimés à trous traversants ?

    Il est important de reconnaître les distinctions entre l'assemblage de circuits imprimés montés en surface et les époques précédentes où l'on insérait manuellement les fils des composants dans des trous de passage plaqués percés à travers les circuits :

    Précision et vitesse de la machine

    L'automatisation surpasse massivement la cohérence et la vitesse humaines, en exécutant des opérations de prélèvement et de placement d'une précision mécanique de 0,06 mm, tout en atteignant des taux de cycle dépassant des multiples du débit quotidien des opérateurs experts.

    Composante dense Population

    Le conditionnement SMT permet des concentrations de composants 2 à 10 fois plus denses, ce qui permet une miniaturisation et des percées fonctionnelles qui changent la donne, car l'espace disponible supplémentaire permet une plus grande complexité des circuits.

    Raffinements du processus

    L'amélioration des alliages de soudure, des compositions de pâte, des fours de refusion thermique programmables, du nettoyage au solvant et de l'inspection optique automatisée permet d'augmenter les rendements d'assemblage.

    Fiabilité Résilience

    Avec des fils exposés plus courts plutôt que de longues longueurs de trous de passage susceptibles, avec le temps, de subir des forces de rupture, des contraintes de cisaillement ou des déconnexions par fatigue, le SMT renforce l'intégrité de la connexion et la résistance aux chocs, en particulier lorsqu'il est associé à des revêtements polymères protecteurs fortifiant des assemblages encapsulés entiers.

    Quel est le processus d'assemblage des circuits imprimés SMT ?

    Processus d'assemblage des circuits imprimés SMT
    Processus d'assemblage des circuits imprimés SMT

    La séquence qui sous-tend la plupart des assemblages de circuits imprimés SMT est la suivante :

    1. Impression de la pâte à braser - Un pochoir automatisé dépose avec précision une fine couche uniforme de mélange de pâte à braser sur les plots conducteurs métallisés où seront placés les composants.

    2. Pick-and-Place à grande vitesse - Des machines robotisées automatisées ("pick and place") retirent des milliers de composants par heure des bandes, des plateaux ou des bâtonnets et les placent avec précision sur les tampons respectifs avec une grande exactitude de position avant que la pâte ne durcisse complètement.

    3. Soudure par refusion - Les cartes assemblées passent par de grands fours à lots qui s'appuient sur des profils de chauffage progressifs pour faire fondre systématiquement la pâte à braser et fusionner les connexions électriques une fois refroidies. Le processus permet de souder toutes les pièces en parallèle.

    4. Nettoyage après soudure - Les pochoirs, les erreurs d'impression, les résidus de flux de soudure et les autres particules restantes sont lavés à l'aide de solvants afin d'éviter les problèmes de conductivité électrique une fois l'assemblage terminé.

    5. Inspection optique automatisée - Des caméras à haute résolution scannent rapidement tous les raccords de soudure, confirmant le bon mouillage et la qualité des volumes importants.

    6. Revêtement conforme - Pour une robustesse accrue, un revêtement protecteur en polymère peut envelopper les circuits imprimés assemblés à l'aide de jets sous pression avant les tests finaux et l'expédition, en fonction des conditions d'utilisation de l'appareil.

    La séquence de production SMT méticuleusement équilibrée facilite l'assemblage et le collage solide de vastes réseaux de composants électroniques à micro-échelle sur des cartes de circuits imprimés de production en utilisant l'évolutivité de l'automatisation jusqu'à ce que les quantités justifient économiquement la transition vers des méthodes de production plus manuelles.

    Avantages de l'assemblage de circuits imprimés SMT

    Les machines d'assemblage de circuits imprimés SMT rationalisées présentent des avantages multiplicateurs par rapport aux méthodes antérieures essentiellement manuelles lorsqu'elles sont utilisées efficacement :

    Échelle économique
    Alors que les coûts d'acquisition des équipements pour les Lignes SMT Les coûts de production peuvent atteindre des centaines de milliers de dollars, mais en fin de compte, le volume de production combiné à un rendement plus élevé de l'assemblage en première passe permet de réduire le coût de production global par unité, à condition que la demande et la régularité du produit le justifient.

    Précision accrue
    La précision des machines automatisées de prélèvement et de placement est en moyenne inférieure à 0,1 mm, ce qui permet de manipuler de manière fiable des puces microscopiques aussi petites que les composants 0603 (0,6 mm x 0,3 mm), impossibles à assembler manuellement à l'aide des méthodes traditionnelles. Cette extrême précision engendre une plus grande complexité des circuits.

    Un délai d'exécution plus rapide
    Les lignes SMT permettent des taux d'assemblage quotidiens nettement plus élevés, mesurés en milliers d'unités par jour plutôt qu'en centaines avec des moyens manuels. Cette vitesse de production permet de comprimer les délais de mise sur le marché des prototypes afin de répondre à des fenêtres d'opportunité plus réduites.

    Fiabilité accrue
    En évitant d'avoir des fils exposés plus longs, susceptibles d'être soumis à des contraintes, à la fatigue, à la corrosion ou à des dommages dus à des manipulations involontaires pendant la durée de vie du produit, la technologie SMT offre une meilleure protection contre les défaillances de connexion intermittentes, ce qui est particulièrement vital pour les systèmes tels que les appareils médicaux ou le matériel de détection à distance, qui ne sont pas facilement accessibles pour un entretien rapide en cas de problèmes survenant après le déploiement sur le terrain.

    Il convient d'évaluer soigneusement la capacité à tirer parti de ces avantages avant d'adopter le SMT.

    Qu'est-ce qu'une machine d'assemblage de circuits imprimés SMT ?

    Machine d'assemblage de circuits imprimés SMT
    Machine d'assemblage de circuits imprimés SMT

    L'équipement spécialisé dans l'assemblage de circuits imprimés SMT comprend les éléments suivants : Imprimante de pâte à braser
    À l'aide d'un pochoir aligné, ils impriment rapidement de minuscules points de pâte à braser pour couvrir les surfaces de montage en surface sur des panneaux entiers, préparant ainsi l'adhésion des composants.

    Machine Pick and Place
    Cette machine d'assemblage robotisée utilise des réseaux de buses à vide pour prélever rapidement les pièces des chargeurs de composants, les repositionner rapidement, les aligner avec précision à l'aide de caméras de vision industrielle pour composer la précision de positionnement et placer de manière fiable les dispositifs sur les tampons cibles.

    Four de refusion
    Ces fours programmables permettent de contrôler avec précision les profils de chauffage progressifs afin de s'assurer que les cartes assemblées liquéfient complètement les dépôts de pâte à braser et fusionnent les pièces montées en surface en place une fois qu'elles ont été progressivement refroidies après l'exposition thermique.

    Inspection optique automatique
    Les systèmes AOI stationnaires ou en ligne utilisent un balayage microscopique à haute résolution pour vérifier méticuleusement tous les joints de soudure des assemblages, détectant les volumes insuffisants, les écarts d'alignement ou les joints qui se touchent, signalant tout problème de production nécessitant une reprise pour garantir la qualité.

    Bien que les investissements de mise en place puissent être considérables, ces capacités justifient les coûts en éliminant les obstacles à la complexité qui entravent les innovations de pointe en matière de produits miniaturisés.

    Quel est le prix de l'assemblage des circuits imprimés SMT ?

    Bien que nécessitant des investissements initiaux plus importants, couverts par des économies d'échelle, les coûts d'assemblage SMT par unité qui en résultent peuvent être bien inférieurs aux approches manuelles pour la production de volumes moyens/élevés, ce qui présente des avantages pour les produits électroniques complexes destinés aux consommateurs. Nous examinons en détail les considérations de prix.

    Zone du conseil d'administration - Les grandes surfaces de circuits imprimés ralentissent le débit de production, ce qui limite le nombre total de circuits traités par heure, de sorte que les petits circuits sont économiquement plus performants que les grands panneaux.

    Densité de placement - Les conceptions plus élaborées comportant des milliers de composants nécessitent un rythme de production progressivement plus lent et délibérément échelonné afin de valider les tolérances respectées à chaque étape du processus, du dépôt de la pâte imprimée à l'inspection finale, ce qui impose des limites de vitesse pratiques.

    Configurations du nombre de broches - Des orientations de composants plus complexes nécessitant des rotations sur plusieurs axes au cours de la séquence de prise et de mise en place allongent également les temps de production des cartes individuelles, ce qui limite les capacités de volume de production total.

    Stade précoce de la conception - Jusqu'à ce que les conceptions soient finalisées par une rotation spécifique des cartes et une sélection des composants, les travaux préparatoires restent fluides au lieu de progresser directement vers l'assemblage en volume, de sorte que la flexibilité d'un changement rapide d'itération de conception est plus coûteuse que la stabilité de la production à long terme.

    La prise en compte réfléchie des nuances de la structure des coûts complète la détermination des investissements réels dans l'assemblage de circuits imprimés SMT nécessaires pour répondre aux besoins du programme, tout en garantissant la durabilité économique.

    Comment choisir un fabricant de circuits imprimés SMT ?

    Fabricant d'assemblage de circuits imprimés SMT
    Fabricant d'assemblage de circuits imprimés SMT

    Tous les fournisseurs d'assemblage n'offrent pas les mêmes capacités et compétences SMT, qui sont essentielles pour éviter les défauts et les retards lors de l'externalisation de la production de circuits imprimés de précision.

    Précision SMT éprouvée - Examiner rigoureusement les capacités techniques des machines, les validations de la précision dimensionnelle, les certifications de la qualité de la soudure et les spécialités de traitement des niches des types de composants, afin d'obtenir des preuves empiriques de la production des cartes finies qui satisfont effectivement aux tolérances, se connectent électriquement, remplissent leurs fonctions et, ce qui est essentiel, survivent de manière fiable aux conditions extrêmes d'utilisation par le client grâce à des tests de stress environnemental.

    Vigilance en matière de protection de la propriété intellectuelle - Les mesures contractuelles doivent interdire le démontage des équipements ou le partage des fichiers d'ingénierie, tout en limitant l'accès au site de production afin de préserver les opportunités de croissance en protégeant les avantages concurrentiels intégrés dans les dossiers d'ingénierie.

    La confiance par la transparence - La visibilité quotidienne de l'état d'avancement de la construction grâce à un portail d'accès en ligne et à des communications ouvertes et collaboratives permet d'établir des relations qui garantissent une fabrication dans les délais et dans le respect du budget, et qui prospèrent au-delà d'un seul projet.

    Conclusion

    En conclusion, la compétence spécialisée dans l'assemblage de circuits imprimés SMT ouvre des horizons de différenciation autrefois imaginables en permettant l'intégration étroite de modules microélectroniques multifonctionnels qui deviennent indispensables dans les domaines de la mobilité, du développement durable, de la connectivité, de la puissance de calcul, des progrès médicaux et d'autres transformations technologiques essentielles qui améliorent collectivement la vie des gens. Mais pour libérer pleinement le potentiel, il faut travailler judicieusement avec des partenaires SMT compétents et dévoués à chaque itération difficile jusqu'à ce qu'une fabrication rationalisée, à haut rendement et durable actualise les rêves.

    FAQ - à propos du PCB

    L'assemblage de circuits imprimés SMT désigne la méthodologie consistant à monter mécaniquement puis à souder de minuscules composants électroniques sur des plots de contact métallisés situés sur les surfaces extérieures des circuits imprimés, en utilisant une automatisation programmée plutôt qu'une insertion ou une soudure manuelle. Cette méthode permet de densifier les microcomposants afin de répondre à la demande du marché, qui souhaite enrichir en permanence les fonctions électroniques dans des facteurs de forme de produits de plus en plus réduits.

    • Précision et vitesse de la machine
    • Composante dense Population
    • Raffinements du processus
    • Fiabilité Résilience
    • 1. Impression de la pâte à braser
    • 2. Pick-and-Place à grande vitesse
    • 3. Soudure par refusion
    • 4. Nettoyage après soudure
    • 5. Inspection optique automatisée
    • 6. Revêtement conforme
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