PROCESSUS DE MONTAGE DE SURFACE

Introduction à la technologie de montage en surface

La technologie de montage en surface est une zone d’assemblage électronique utilisée pour monter des composants électroniques sur la surface de la carte de circuit imprimé (PCB), par opposition à l’insertion de composants à travers des trous comme avec l’assemblage classique. SMT a été développé pour réduire les coûts de fabrication et pour utiliser plus efficacement l'espace des circuits imprimés. Grâce à l’introduction de la technologie de montage en surface, il est maintenant possible de construire des circuits électroniques très complexes dans des ensembles de plus en plus petits avec une bonne répétabilité du fait d’un niveau d’automatisation plus élevé.

Que sont les SMD?

Montage en surface ou SMD est le terme utilisé pour les composants électroniques utilisés dans le processus d'assemblage en surface. Il existe une large gamme de composants SMD disponibles sur le marché et disponibles dans de nombreuses formes et tailles - une sélection peut être vue ci-dessous:

Processus d'assemblage en surface

Le processus d'assemblage du montage en surface commence au cours de la phase de conception lorsque les nombreux composants différents sont sélectionnés et que le PCB est conçu à l'aide d'un progiciel tel que Orcad ou Cadstar (d' autres sont disponibles ).

Il est important de réaliser que le processus commence à ce stade, car il s’agit du meilleur moment pour intégrer autant de caractéristiques de conception que possible, afin de rendre la production plus simple et sans maux de tête. Bien souvent, les circuits vont de la phase de conception schématique à la disposition des circuits imprimés, les considérations principales étant la fonctionnalité, ce qui est bien sûr très important, mais la conception pour la fabrication (DFM) devrait idéalement être intégrée.

Une fois que la conception du circuit imprimé a été finalisée et que les composants ont été sélectionnés, la phase suivante consiste à envoyer les données de PCB à une entreprise de fabrication de circuits imprimés et à acheter les composants de la manière la plus appropriée pour faciliter l'automatisation. La conception du panneau de circuit imprimé doit être prise en compte et une spécification doit être créée pour garantir que le format de réception des PCB est conforme aux attentes et adapté aux machines à utiliser.

Les composants sont disponibles sous différentes formes, telles que des bobines, des tubes ou des plateaux, comme on peut le voir ci-dessous. La plupart sont disponibles sur des bobines, ce qui est préférable, mais parfois, en raison de la quantité minimale de commande (MOQ), les composants sont assez souvent fournis en tubes ou en petites bandes de ruban adhésif. Ces deux types d’emballage peuvent être utilisés, mais nécessitent des types d’alimentation appropriés. Les composants livrés en vrac dans des sacs doivent être évités si possible, car ils pourraient entraîner des placements manuels ou le recours à des plaques d'alimentation spéciales.

Tous les composants avec un niveau de sensibilité à l'humidité (MSL) doivent être manipulés conformément à la norme J-STD-033.

Programmation machine - Gerber / CAD vers le centroïde / Fichier / XY

Après avoir reçu les panneaux de circuits imprimés et les composants, l'étape suivante consiste à configurer les différentes machines utilisées dans le processus de fabrication. Des machines telles que la machine de placement et l'AOI (inspection optique automatisée) nécessiteront la création d'un programme dont la meilleure qualité sera générée à partir des données de CAO, mais ce dernier est rarement disponible. Les données Gerber sont presque toujours disponibles puisqu'il s'agit des données nécessaires à la fabrication du circuit imprimé nu. Si les données Gerber sont les seules données disponibles, la création du fichier centroïde / emplacement / XY peut prendre beaucoup de temps et, par conséquent, le processus de montage en surface offre le service permettant de générer ce fichier .

Impression de pâte à souder

La première machine à être configurée dans le processus de fabrication est l’imprimante pour pâtes à braser, conçue pour appliquer la pâte à braser à l’aide d’un pochoir et de raclettes sur les patins appropriés du circuit imprimé. C’est la méthode la plus largement utilisée pour appliquer la pâte à braser, mais l’impression par jet gagne en popularité, en particulier dans le secteur des sous-traitants, car elle n’a pas besoin de pochoirs et les modifications sont plus faciles à faire.

Garder le contrôle de ce processus est essentiel car tout défaut d'impression, s'il n'est pas détecté, entraînera des défauts plus tard. Les assemblages devenant de plus en plus complexes, la conception du pochoir est primordiale et il faut veiller à assurer un processus reproductible et stable.

Inspection de pâte à souder (SPI)

La plupart des machines d’impression de pâtes à braser ont la possibilité d’inclure un contrôle automatique, mais, en fonction de la taille du circuit imprimé, ce processus peut prendre beaucoup de temps et une machine séparée peut donc souvent être préférée. Les systèmes de contrôle des imprimantes à pâte à souder utilisent la technologie 2D, tandis que les machines SPI dédiées utilisent la technologie 3D pour permettre une inspection plus approfondie incluant un volume de pâte à souder par patte et pas seulement une zone d'impression.

Placement des composants

Une fois que la quantité correcte de pâte à braser appliquée sur le circuit imprimé a été confirmée, elle passe à la partie suivante du processus de fabrication, à savoir le placement des composants. Chaque composant est sélectionné dans son emballage à l'aide d'un aspirateur ou d'une buse de préhension, contrôlé par le système de vision et placé à l'emplacement programmé à grande vitesse.

Il existe une grande variété de machines disponibles pour ce processus et cela dépend énormément du type de machine sélectionné. Par exemple, si l'entreprise se concentre sur de grandes quantités de construction, le taux de placement sera important, mais si l'accent est mis sur un petit lot / un mélange élevé, la flexibilité sera plus importante.

Contrôle optique automatisé avant refoulement (AOI)

Après le processus de placement des composants, il est important de vérifier qu'aucune erreur n'a été commise et que toutes les pièces ont été correctement placées avant le brasage par refusion. Pour ce faire, la meilleure solution consiste à utiliser une machine AOI pour effectuer des contrôles tels que la présence, le type / la valeur et la polarité des composants.

Inspection du premier article (FAI)

L'un des nombreux défis pour les fabricants sous-traitants est la vérification du premier assemblage sur les informations clients ou l'inspection du premier article (FAI), car cela peut prendre beaucoup de temps. Il s'agit d'une étape très importante dans le processus car toute erreur, si elle n'est pas détectée, peut entraîner de gros volumes de reprises.

Refusion de brasage

Une fois que tous les emplacements des composants ont été vérifiés, l’ensemble du circuit imprimé s’installe dans la machine à souder par refusion où toutes les connexions de soudure électriques sont formées entre les composants et le circuit imprimé en chauffant l’ensemble à une température suffisante. Cela semblerait être l’une des parties les moins compliquées du processus d’assemblage, mais le profil de refusion correct est essentiel pour garantir des joints de soudure acceptables sans endommager les pièces ou l’assemblage en raison de la chaleur excessive.

Lorsque vous utilisez une soudure sans plomb, un assemblage soigneusement profilé est d'autant plus important que la température de refusion requise peut souvent être très proche de la température nominale maximale de nombreux composants.

Inspection optique automatisée post-redistribution (AOI)

La dernière partie du processus d’assemblage du montage en surface consiste à vérifier à nouveau qu’aucune erreur n’a été commise à l’aide d’une machine AOI afin de vérifier la qualité des joints de soudure.

Avec l'introduction de la technologie 3D, ce processus est devenu plus fiable, car avec l'inspection 2D, les faux appels étaient généralement très fréquents en raison de l'interprétation d'une image 2D. L'inspection 3D a permis de prendre des mesures plus précises et d'offrir un processus d'inspection plus stable.

Une des caractéristiques les plus récentes des machines d’inspection est qu’elles peuvent être mises en réseau pour permettre un retour instantané à la machine précédente et permettre ainsi des ajustements automatiques. Par exemple, la machine AOI peut être connectée à la machine de placement afin que les positions de placement des composants puissent être ajustées et que la machine SPI puisse être connectée à l'imprimante pour permettre des ajustements d'alignement du circuit imprimé sur le pochoir.

Une augmentation de l'efficacité et de la productivité

C’est une statistique choquante de lire que dans l’industrie électronique, de nombreuses opérations de montage en surface, en particulier dans le secteur de la fabrication en sous-traitance, n’atteignent que 20% d’efficacité.

Ce chiffre est dû à de nombreuses raisons, mais cela signifie fondamentalement que seulement 20% des investissements en capital sont utilisés. Sur le plan financier, cela entraînera un coût de possession plus élevé et un retour sur investissement plus lent. Pour le client, cela peut entraîner des délais plus longs pour son produit et, par conséquent, l'entreprise ne sera pas aussi compétitive sur le marché.

Avec l'efficacité de la production à ce niveau, de nombreux effets se répercuteront sur l'entreprise, tels que des tailles de lots plus importantes, un plus grand nombre de pièces en stock, un plus grand nombre d'assemblages dans les travaux en cours et des temps de réaction plus longs pour répondre aux exigences de changement du client. .

Compte tenu de tout cela, il existe une forte incitation à améliorer l'efficacité tout en maintenant la qualité.