Lors de la conception de circuits électroniques, on recherche souvent des circuits petits et fiables, et la technologie de montage en surface remplit le même objectif dans l’assemblage de circuits imprimés.
Assemblage de circuits imprimés CMS : Il suffit d’examiner n’importe quel appareil électronique pour constater la présence d’un assemblage de circuit imprimé CMS. La technologie de montage en surface permet de fixer les composants directement sur les cartes de circuits imprimés, sans perçage. Elle permet de réaliser des circuits imprimés très complexes et incroyablement petits. Comparée à la technologie traditionnelle THT, elle est plus pratique, plus performante et plus compacte. Aujourd’hui, plus de 90 % des circuits imprimés utilisent la technologie CMS.
Technologie SMT : Pourquoi a-t-elle été mise en place ?
Auparavant, l’assemblage des composants électroniques utilisait la technologie traversante, qui nécessitait de percer le circuit imprimé. Progressivement, les circuits ont évolué et sont devenus plus complexes et exigeants. La production en grande série de circuits imprimés assemblés avec expertise est aujourd’hui indispensable. L’assemblage de circuits imprimés SMT répond à ce besoin en optimisant l’espace. On peut donc dire que la technologie SMT a vu le jour pour répondre à la demande croissante d’automatisation et de volume.
En technologie CMS (Composants Montés en Surface), il n’est pas nécessaire de faire passer les fils à travers des trous percés ; le soudage CMS consiste à placer les composants sur les pastilles de cuivre du circuit imprimé. Le montage des composants est possible sur les deux faces du circuit imprimé.
Avantages de la technologie CMS :
- Dans la plupart des cas, le perçage est inutile.
- Les composants sont de plus en plus petits et peuvent être placés sur les deux faces du circuit imprimé.
- Grâce à l’automatisation, vous bénéficiez d’une rapidité, d’une régularité et de résultats optimaux.
Équipements nécessaires à l’assemblage des circuits imprimés et processus adopté
L’assemblage des circuits imprimés CMS nécessite plusieurs étapes et un équipement spécifique à chaque étape. Un soudage des composants d’une précision absolue est indispensable. L’assemblage doit suivre des étapes précises :
Impression au pochoir ou à la pâte à braser
Le processus commence par l’application de pâte à braser sur le circuit imprimé, en veillant à couvrir chaque pastille. La pâte à braser est un mélange grisâtre et malléable de flux de soudure microscopique et de billes d’alliage. Pour cela, une machine d’impression au pochoir est nécessaire. Le pochoir est placé sur le circuit imprimé, puis une raclette étale la pâte sur celui-ci. Son rôle est de remplir les ouvertures du pochoir en déposant la pâte sur les pastilles. Le pochoir est ensuite retiré, laissant des dépôts de pâte sur chaque pastille. Cette pâte fondra ultérieurement pour former les joints de soudure.
Matériel nécessaire : Imprimante à pâte à braser
Cette machine permet d’appliquer de la pâte à braser sur les pastilles de circuits imprimés à l’aide d’un pochoir métallique. Elle est équipée d’un système d’alignement visuel automatisé et de lames pneumatiques pour étaler la pâte. Elle intègre également des systèmes de nettoyage du pochoir et d’inspection du dépôt de pâte, garantissant ainsi des résultats rapides, efficaces et de qualité pour chaque circuit imprimé. Elle contrôle l’épaisseur des pastilles et dépose la pâte avec une précision de quelques microns.
Placement automatisé des composants
Voici l’étape suivante : la carte de circuit imprimé (PCB) recouverte de pâte à braser liquide est acheminée vers la machine de placement. Ce processus entièrement automatisé prélève les composants sur les alimentateurs et les dépose sur la PCB, au niveau des pastilles recouvertes de pâte à braser. Tous les composants sont transportés sur bobines, plateaux et bandes jusqu’aux fentes d’alimentation. Grâce à des buses à vide, les composants sont prélevés et positionnés avec précision par des caméras de vision. Le placement précis et l’application de pâte à braser finalisent l’étape.
Équipement utilisé
- Une machine de placement de composants (PnP) est utilisée pour positionner les composants CMS sur le circuit imprimé. Ses performances se mesurent au nombre de composants traités par heure ; les machines les plus performantes offrent une précision d’environ ±0,05 mm.
- Les alimentateurs jouent un rôle essentiel dans les machines PnP, car ils acheminent les composants vers la machine. Plusieurs machines PnP sont utilisées dans un processus CMS, et les alimentateurs intelligents contribuent à accélérer ce processus.
Soudage par refusion
Il est impossible de poursuivre sans souder définitivement tous les composants, et cette étape réalise ce processus en toute simplicité. La pâte à braser est fondue dans un four de refusion spécialement conçu à cet effet. L’étape suivante consiste à transférer les composants du circuit imprimé sur le convoyeur grâce à un grand four de refusion. Ce dernier les chauffe à la température adéquate.
Un four de refusion pour soudure sans plomb est divisé en plusieurs zones :
- Zone de préchauffage
- Zone de trempage
- Zone de refusion maximale
À la température maximale, la pâte à braser fond et prend place sous forme de cordons de soudure.
Inspection et contrôle qualité
L’inspection est indispensable pour garantir le positionnement correct des composants et vérifier la qualité des soudures. La méthode AOI est couramment utilisée pour détecter les défauts, erreurs, désalignements, ponts de soudure et mauvais positionnements.
L’inspection par rayons X permet de visualiser les joints de soudure invisibles, souvent indétectables par un système optique. Cette méthode sert à double vérification de l’ensemble du processus.
L’assemblage CMS peut également nécessiter les outils suivants :
- Une machine à souder à la vague ou, dans certains cas, des robots de soudage sélectif.
- Les services de retouche peuvent utiliser des pistolets à air chaud, des microscopes, des fers à souder et des chauffages infrarouges pour aider les techniciens à résoudre les problèmes.
- Des stations de programmation de circuits intégrés sont utilisées si le chargement du firmware est requis pour les puces programmables après l’assemblage.
En conclusion,
La technologie de montage en surface (CMS) est indissociable de l’ère technologique actuelle. Face à la demande croissante d’assemblages de circuits imprimés de grande taille, de haute précision, de miniaturisation et aux exigences élevées en matière de cartes électroniques, il est devenu impossible de travailler sans la CMS. Bien qu’elle soit légèrement plus coûteuse que la technologie THT, la rapidité et la précision qu’elle offre la rendent privilégiée dans un environnement concurrentiel.
