Que signifie SMT dans le secteur manufacturier ?

Dans la fabrication, SMT représente Technologie de montage en surface. Cette technologie a révolutionné l’industrie de la fabrication électronique en permettant la production d’appareils électroniques plus compacts, efficaces et fiables. SMT permet l'assemblage de composants électroniques directement sur la surface des cartes de circuits imprimés (PCB), par opposition à l'ancienne méthode d'insertion de composants dans des trous percés sur le PCB (connue sous le nom de technologie traversante).

La technologie de montage en surface est devenue la norme dans la fabrication électronique en raison de ses avantages en matière d'automatisation, de réduction de la taille et de complexité accrue des circuits. Comprendre SMT, ses processus et ses applications est crucial pour toute personne impliquée dans la conception et la fabrication de produits électroniques.

Qu'est-ce que la technologie de montage en surface (SMT) ?

Technologie de montage en surface (SMT) est une méthode utilisée dans la fabrication électronique pour placer des composants électroniques directement sur la surface des cartes de circuits imprimés (PCB). SMT composants, également appelés appareils à montage en surface (SMDs), sont généralement plus petits et plus légers que les composants traversants, qui doivent être insérés dans des trous pré-percés sur un PCB.

Principales fonctionnalités de SMT

1. Miniaturisation: SMT permet des composants beaucoup plus petits, ce qui signifie que davantage de composants peuvent être placés sur un PCB, permettant des conceptions plus complexes et compactes.

2. Adapté à l'automatisation: SMT les composants peuvent être placés et soudés automatiquement à l'aide de machines à grande vitesse, réduisant ainsi le travail manuel et augmentant la vitesse de production.

3. Performances électriques améliorées: SMT réduit la distance que les signaux doivent parcourir entre les composants, améliorant ainsi les performances électriques et réduisant les interférences électromagnétiques (EMI).

4. Rentabilité: Étant donné que SMT permet une production automatisée, il réduit les coûts de main-d'œuvre et minimise le gaspillage de matériaux.

Différences entre SMT et la technologie traversante

• Taille et poids des composants: Les composants SMT sont beaucoup plus petits et plus légers que les composants traversants, ce qui permet des conceptions d'appareils plus compactes.

• Processus d'assemblage: SMT s'appuie sur des machines automatisées pour placer les composants sur la surface PCB, tandis que la technologie traversante nécessite souvent le soudage manuel des composants dans les trous.

• Résistance mécanique: Les composants traversants offrent une meilleure résistance mécanique grâce aux connexions par soudure à travers le PCB, ce qui les rend idéaux pour les composants qui nécessitent une plus grande durabilité. SMT, en revanche, est suffisant pour la plupart des applications où les contraintes mécaniques sont minimes.

• Intégrité du signal: SMT offre une meilleure intégrité du signal, en particulier pour les signaux haute fréquence, en raison de câbles plus courts et d'une inductance et d'une capacité parasites réduites.

SMT Processus de fabrication

Le processus de fabrication des SMT implique plusieurs étapes précises pour garantir le placement et la soudure corrects des composants sur les PCB. Voici un aperçu détaillé de chaque étape impliquée dans le processus de fabrication SMT :

1. Application de pâte à souder

La première étape de l'assemblage SMT consiste à appliquer pâte à souder au PCB. La pâte à souder est un mélange de minuscules billes de soudure et de flux, qui facilite l'écoulement de la soudure et sa liaison aux fils des composants et aux plots PCB. Cette pâte est appliquée au PCB à l'aide d'un pochoir ou imprimante sérigraphique qui dépose précisément la pâte sur les zones où les composants seront placés.

Étapes de l'application de la pâte à souder :

• pochoir Préparation: Un pochoir métallique avec des ouvertures correspondant aux plots du PCB est placé sur le plateau.

• Dépôt de pâte: La pâte à souder est étalée sur le pochoir avec une raclette, en remplissant les ouvertures du pochoir avec de la pâte.

• pochoir Suppression: Le pochoir est délicatement soulevé, laissant des dépôts de pâte à souder sur les plots PCB.

2. Placement des composants

Une fois la pâte à souder appliquée, l'étape suivante consiste à placer avec précision les composants SMT sur le PCB. Cela se fait généralement à l'aide d'une machine automatisée appelée machine de transfert.

Processus de placement des composants :

• Alimentateur de composants: La machine pick-and-place est équipée d'alimentateurs contenant divers composants SMT.

• Ramassage des composants: La machine utilise des buses à vide pour prélever les composants des alimentateurs.

• Placement précis: À l'aide d'un système de caméra pour l'alignement, la machine place chaque composant sur les plots recouverts de pâte à souder correspondants sur le PCB.

3. Soudure par refusion

Une fois tous les composants placés sur le PCB, l'assemblage subit une brasage par refusion processus pour fixer définitivement les composants. Cette étape consiste à chauffer l'assemblage pour faire fondre la pâte à souder, créant ainsi une connexion électrique et mécanique solide entre les composants et le PCB.

Étapes de soudure par refusion :

• Zone de préchauffage: Le PCB est progressivement chauffé jusqu'à une température juste en dessous du point de fusion de la pâte à souder. Cette étape permet d'éliminer toute humidité et prépare la carte pour la soudure.

• Zone de trempage: La température est maintenue stable pour activer le flux et stabiliser davantage l'assemblage.

• Zone de refusion: La température est élevée au-dessus du point de fusion de la pâte à souder, permettant à la soudure de fondre et de s'écouler autour des fils et des plots des composants.

• Zone de refroidissement: Le PCB est progressivement refroidi pour solidifier les joints de soudure, assurant une liaison solide entre les composants et le PCB.

4. Inspection et contrôle qualité

Après le brasage par refusion, le PCB assemblé est soumis à plusieurs procédures d'inspection et de tests pour garantir la qualité et la fonctionnalité. Les techniques d'inspection courantes comprennent :

• Inspection optique automatisée (AOI) : utilise des caméras pour inspecter visuellement le PCB à la recherche de défauts de soudure, de composants manquants, de désalignements ou d'autres problèmes.

• Inspection aux rayons X: Utilisé pour inspecter les joints de soudure cachés, en particulier pour les composants avec des fils sous le boîtier, tels que les Ball Grid Arrays (BGAs).

• Tests en circuit (TIC): Test électrique du PCB pour vérifier que tous les composants sont correctement placés, soudés et fonctionnels.

5. Retravailler et réparer

Si des défauts ou des problèmes sont détectés lors de l'inspection, le PCB peut être retravaillé ou réparé. Cela implique de retirer et de remplacer les composants défectueux ou de ressouder les joints défectueux. La reprise est généralement effectuée manuellement à l'aide de fers à souder ou de stations de reprise à air chaud.

6. Assemblage final et tests

Après avoir passé toutes les inspections, les PCB sont assemblés dans leurs produits finaux, ce qui peut impliquer des étapes supplémentaires telles que la fixation de connecteurs, de boîtiers et d'autres pièces mécaniques. Le produit final est soumis à des tests fonctionnels pour garantir qu'il répond à toutes les spécifications et fonctionne correctement.

Avantages de SMT dans la fabrication électronique

L'adoption de SMT a apporté de nombreux avantages dans la fabrication électronique :

1. Densité et miniaturisation plus élevées: SMT permet une densité de composants plus élevée sur les PCB, permettant la conception d'appareils électroniques plus petits, plus légers et plus compacts. Ceci est particulièrement important dans les applications électroniques grand public, les dispositifs médicaux et l’aérospatiale où l’espace et le poids sont des facteurs critiques.

2. Production automatisée: Le processus SMT est hautement automatisé, ce qui réduit les coûts de main-d'œuvre et augmente la vitesse de production. Les machines de prélèvement et de placement automatisées et les fours de refusion peuvent fonctionner en continu, ce qui entraîne un débit et une efficacité plus élevés.

3. Performances électriques améliorées: Les composants SMT ont des fils plus courts et une inductance et une capacité parasites inférieures, ce qui améliore l'intégrité du signal et réduit le bruit, en particulier dans les circuits haute fréquence.

4. Rentabilité: La taille plus petite des composants SMT entraîne généralement des coûts de matériaux inférieurs. De plus, l'automatisation du processus SMT réduit le besoin de travail manuel, réduisant ainsi davantage les coûts de fabrication.

5. Fiabilité et durabilité: Les composants SMT sont moins sujets aux contraintes mécaniques et aux vibrations car ils sont soudés directement sur la surface PCB. Cela rend SMT adapté aux applications qui nécessitent une fiabilité et une durabilité élevées, telles que l'électronique automobile et militaire.

Défis et considérations dans la fabrication SMT

Bien que SMT offre de nombreux avantages, il existe également des défis et des considérations à garder à l'esprit :

1. Manipulation et stockage des composants: SMT les composants sont petits et délicats, nécessitant une manipulation et un stockage soigneux pour éviter tout dommage et contamination.

2. PCB Considérations de conception: SMT nécessite une conception PCB précise pour garantir des tailles et un espacement appropriés pour une soudure fiable. Cela inclut des considérations relatives à la gestion thermique et à la garantie d’un espace suffisant pour les retouches et l’inspection.

3. Gestion thermique: SMT les composants peuvent générer une chaleur importante, en particulier dans les assemblages densément compactés. Des stratégies de gestion thermique efficaces, telles que l'utilisation de vias thermiques et de dissipateurs thermiques, sont essentielles pour éviter la surchauffe et garantir une fiabilité à long terme.

4. Gestion des défauts: Les défauts courants dans l'assemblage SMT incluent les ponts de soudure, les effets de désactivation et les joints de soudure insuffisants. Les fabricants doivent mettre en œuvre des processus d’inspection et de contrôle qualité robustes pour détecter et résoudre ces problèmes.

5. Sensibilité à l'humidité: Certains composants SMT sont sensibles à l'humidité et peuvent nécessiter des processus de manipulation et de cuisson spéciaux pour éliminer l'humidité avant le soudage. Le fait de ne pas gérer l’humidité peut entraîner des défauts de soudure et des dommages aux composants.

Conclusion

La technologie de montage en surface (SMT) est devenue la pierre angulaire de la fabrication électronique moderne en raison de sa capacité à prendre en charge la miniaturisation, l'automatisation et l'amélioration des performances électriques. Comprendre le processus SMT, de l'application de la pâte à souder au brasage par refusion et au contrôle qualité, est essentiel pour toute personne impliquée dans la conception et la fabrication de produits électroniques. Bien que SMT offre de nombreux avantages, il présente également des défis qui nécessitent une planification et une exécution minutieuses. En relevant ces défis et en tirant parti des avantages de SMT, les fabricants peuvent produire des appareils électroniques fiables et de haute qualité qui répondent aux demandes du marché actuel.