Imaginez qu'une carte de circuit imprimé (PCB) se transforme par une série de processus précis et complexes en un module électronique puissant ou même en un produit électronique complet.Cette transformation remarquable est l'essence de la fabrication SMT (Surface Mount Technology)Cependant, la fabrication SMT est beaucoup plus complexe que le simple "placement des composants", elle implique de nombreuses étapes critiques et des détails techniques.Cet article fournit une analyse approfondie de l'ensemble du processus de fabrication SMT pour vous aider à comprendre pleinement cette technologie de fabrication électronique cruciale.

Avant d'explorer le processus de fabrication SMT, nous allons nous familiariser avec une terminologie de base qui nous aidera à comprendre le contenu ultérieur.

• SMT (technologie de montage de surface): Une méthode de montage direct de dispositifs de montage en surface (SMD) sur des plaquettes de PCB. Le processus d'assemblage de PCB utilisant SMT est appelé assemblage SMT ou fabrication SMT PCBA.
• PTH (technologie par trou): Une méthode alternative de montage de PCB où des composants à longs fils sont insérés à travers des trous dans le PCB et soudés aux parois des trous plaqués.
• PCB (plaque de circuit imprimé): Une structure stratifiée composée de plusieurs couches de résine époxy en fibre de verre, de prepreg et de feuille de cuivre, avec des motifs de circuit formés par gravure et revêtement en cuivre sur les parois des trous.Après fabrication de PCB, le résultat est simplement une planche nue sans aucun composant monté.
• PCBA (assemblage de cartes de circuits imprimés): un PCB qui a subi des procédés SMT ou PTH pour monter divers composants électroniques, ce qui donne lieu à un produit semi-fini.Le PCBA peut être assemblé avec d'autres unités et boîtiers PCBA pour former des produits électroniques complets, un procédé généralement appelé assemblage en boîte.
• SMD (appareil de montage de surface): Composants électroniques spécialement conçus pour la fabrication de SMT. Par rapport aux composants PTH, les SMD ont des tailles et des poids nettement plus faibles, généralement environ 1/10 des composants PTH équivalents.Cette miniaturisation permet des produits électroniques plus petits et des conceptions de circuits plus précises, ce qui rend la fabrication SMT largement adoptée.

La fabrication SMT est un processus complexe et précis impliquant plusieurs étapes critiques.

La première étape de la chaîne de production SMT est généralement le chargement des PCB. Une machine de chargement retire séquentiellement les PCB d'une pile et les alimente via un convoyeur vers le processus suivant.Le chargeur assure un approvisionnement continu en PCB pour une production efficace.

L'impression de pâte de soudure est l'une des étapes les plus critiques de la fabrication de SMT.La qualité de l'impression de pâte de soudure affecte directement la fiabilité de la soudure.

Dans l'imprimante à pâte de soudure, le PCB est d'abord positionné avec précision sur la plateforme d'impression.Un pochoir SMT (une feuille métallique avec des ouvertures correspondant à des plaquettes de PCB) est ensuite aligné sur la surface du PCBUne lame de pinceau se déplace à travers le pochoir, distribuant uniformément la pâte de soudure à travers les ouvertures sur les plaquettes de PCB.

SPI est une étape cruciale de contrôle de la qualité qui utilise la technologie optique ou laser pour effectuer l'inspection 3D de la pâte de soudure imprimée.

• Précision de la positionVérification de l'alignement correct avec les plaquettes
• Couverture de la zone: Assurer une couverture suffisante de la pâte de soudure
• Constance du volume: Vérification de la répartition uniforme de l'épaisseur
• Intégrité de la forme: Identification des défauts tels que l'effondrement ou le pontage

Si SPI détecte des problèmes de qualité, les ingénieurs arrêtent immédiatement la production pour ajuster et entretenir l'imprimante à pâte de soudure.

L'étape principale et la plus automatisée dans la fabrication de SMT est le placement des composants.Ces machines sont constituées de:

• Alimentateurs: Dispositifs qui stockent et fournissent des SMD de différents emballages
• Des nozzles: Outils qui prennent et libèrent les SMD
• Systèmes de vision: Pour la reconnaissance fiduciaire des composants et des PCB
• Les bras robotiques: Contrôle du mouvement de la buse pour une position précise

Les lignes SMT modernes utilisent généralement des machines de placement multiples, des unités à grande vitesse pour les petits composants et des machines multifonctions pour les appareils plus grands.

Lorsque les PCB contiennent des composants BGA (Ball Grid Array), l'inspection aux rayons X devient nécessaire car leurs joints de soudure sont cachés sous l'emballage.

• Les espaces vides: Poches d'air à l'intérieur des joints de soudure
• Coupe de pont: courts-circuits entre les joints adjacents
• Joints à froid: connexions de soudure médiocres

La soudure par reflux est le processus de collage le plus critique dans la fabrication de SMT, où la pâte de soudure fond pour connecter de manière permanente les SMD aux plaquettes de PCB.Les fours à reflux disposent de plusieurs zones de température avec un contrôle thermique précis à travers ces étapes:

• Zone de préchauffage: augmentation progressive de la température pour évaporer les solvants
• Zone d'imprégnation: stabilisation de la température pour équilibrer le chauffage des composants
• Zone de reflux: augmentation rapide de la température pour faire fondre la soudure
• Zone de refroidissement: solidification contrôlée des joints de soudure

Un profil de température approprié assure une fusion optimale de la soudure tout en évitant les dommages thermiques.

Les systèmes AOI utilisent l'imagerie optique pour inspecter de manière exhaustive les surfaces PCBA pour détecter les défauts de soudure et les problèmes de placement, notamment:

• Composants manquants
• Pièces mal alignées
• Polarité incorrecte
• Défectuosité de la soudure (ouvertures, shorts, boules de soudure)

Les systèmes AOI en ligne intégrés dans les lignes SMT fournissent une inspection en temps réel.

Pour les prototypes de projets PCBA, les fabricants effectuent généralement une FAI sur un échantillon sélectionné au hasard.avec des résultats hors tolérance entraînant une révision complète du processus.

Si nécessaire, l'assemblage de PTH suit l'achèvement de SMT. Ce processus insère des composants plombés à travers des trous de PCB et les soude aux parois de trous plaqués,généralement pour des composants plus grands ou des connexions de haute fiabilité.

• Reprocessage manuel des défauts identifiés par l'AOI
• Programmeur de circuits intégrés
• Épreuves fonctionnelles
• Le revêtement conforme pour la protection de l'environnement
• Épreuves de combustion pour vérifier la fiabilité
• Montage du produit final

Les fabricants peuvent également proposer des remplacements de composants par des pièces certifiées équivalentes afin de réduire les coûts sans compromettre la qualité ou la fonctionnalité.

Alors que la fabrication SMT représente un processus normalisé au sein des services de fabrication électronique (EMS), de nombreux détails du processus ont une incidence significative sur le succès du projet.Des fabricants professionnels avec des décennies d'expérience maintiennent un contrôle strict sur chaque paramètre de fabrication pour assurer des résultats de qualité.