Quel est le processus de fabrication de SMT ?

Technologie de montage en surface (SMT) est une méthode utilisée dans la fabrication électronique où les composants sont directement montés sur la surface des cartes de circuits imprimés (PCB). SMT est devenu le processus de fabrication standard dans l'industrie électronique en raison de son efficacité, de sa rentabilité et de sa capacité à produire des appareils électroniques compacts et hautes performances. Dans cet article, nous explorerons en détail le processus de fabrication SMT, y compris chaque étape et les termes associés.

Termes liés à SMT

Avant de plonger dans le processus de fabrication des SMT, il est important de comprendre quelques termes clés :

1. PCB (Circuit imprimé): Une carte utilisée en électronique pour supporter mécaniquement et connecter électriquement des composants électroniques.

2. SMD (Appareil à montage en surface): Composants conçus pour être montés directement sur la surface des PCB.

3. Pâte à souder: Un mélange de soudure en poudre et de flux utilisé pour fixer les SMD aux PCB.

4. Soudure par refusion: Un processus où la pâte à souder est chauffée jusqu'à son point de fusion pour créer des connexions électriques et mécaniques permanentes entre les composants et le PCB.

5. AOI (Inspection optique automatisée) : Un processus d'inspection visuelle basé sur une machine qui utilise des caméras pour détecter les défauts dans les PCB.

6. AXI (Inspection automatisée aux rayons X): Une méthode d'inspection utilisant les rayons X pour vérifier les joints de soudure et les connexions cachées sous les composants.

7. SPI (Inspection de la pâte à souder): Le processus de vérification de la qualité de l'application de la pâte à souder sur un PCB.

SMT Processus de fabrication

Le processus de fabrication du SMT comprend plusieurs étapes, chacune étant essentielle pour garantir le placement et le soudage fiables des composants électroniques sur un PCB. Vous trouverez ci-dessous un aperçu détaillé de chaque étape du processus SMT.

Étape n°1 : Impression de la pâte à souder

La première étape dans le SMT processus de fabrication applique de la pâte à souder sur le PCB. La pâte à souder est une substance collante composée de minuscules billes de soudure mélangées à du flux. Il est appliqué aux zones du PCB où les composants seront montés, généralement sur des plots métalliques.

Le processus d'impression de la pâte à souder :

1. pochoir Alignement: Un pochoir métallique avec des découpes correspondant aux emplacements des pastilles de soudure sur le PCB est placé sur la carte. Le pochoir agit comme un masque pour garantir que la pâte à souder n'est appliquée que sur les zones souhaitées.

2. Coller l'application: Une raclette ou un outil similaire étale la pâte à souder sur le pochoir, la forçant à travers les ouvertures sur le PCB en dessous. L'épaisseur et l'uniformité de la couche de pâte sont essentielles pour garantir une fixation et une soudure correctes des composants.

3. pochoir Suppression: Le pochoir est soigneusement retiré, laissant de la pâte à souder déposée avec précision sur les pastilles PCB.

Une bonne application de la pâte à souder est cruciale car elle détermine la qualité des joints de soudure et la fiabilité globale de l’assemblage.

Étape n°2 : Inspection de la pâte à souder (SPI)

Après avoir appliqué la pâte à souder, l'étape suivante est Inspection de la pâte à souder (SPI). Cette étape est primordiale pour garantir que la pâte à braser est correctement déposée sur le PCB.

Le processus SPI :

1. Inspection automatisée: Les machines SPI utilisent des caméras et des capteurs pour scanner le PCB et mesurer le volume, la hauteur, la surface et la position des dépôts de pâte à souder.

2. Contrôle de qualité: Les données d'inspection sont analysées pour détecter tout défaut, tel qu'une pâte insuffisante, un excès de pâte ou des dépôts mal alignés. Ces défauts peuvent entraîner de mauvais joints de soudure, un mauvais placement de composants ou des courts-circuits.

3. Boucle de rétroaction: Si des défauts sont détectés, des ajustements peuvent être apportés à la configuration de l'imprimante de pâte à souder ou aux paramètres du processus pour corriger le problème. Cette boucle de rétroaction garantit une application de pâte à souder de haute qualité.

Étape n°3 : montage de la puce

Une fois la pâte à souder inspectée et vérifiée, l'étape suivante est Montage de puce, également appelé placement de composants.

Le processus de montage des puces :

1. Préparation des composants: Les composants SMT, ou SMD, sont fournis en bobines, plateaux ou tubes et introduits dans la machine de prélèvement et de placement.

2. Choisir et placer: La machine de prélèvement et de placement utilise des bras robotiques équipés de buses à vide pour prélever les composants des alimentateurs et les placer sur les plots soudés du PCB. La haute précision de la machine garantit que les composants sont positionnés avec précision conformément à la conception PCB.

3. Alignement et placement: La machine utilise des systèmes de vision et des algorithmes d'alignement pour garantir que chaque composant est correctement placé. La vitesse et la précision des machines modernes de transfert permettent une production à haut débit.

Le montage des puces est une étape critique car tout mauvais alignement ou mauvais placement peut entraîner des cartes défectueuses qui nécessitent une reprise ou une mise au rebut coûteuse.

Étape n°4 : Inspection visuelle + placement des composants à la main

Après le placement automatisé des composants, il est souvent nécessaire de recourir à un Inspection visuelle et le placement de certains composants à la main.

Processus d'inspection visuelle et de placement manuel :

1. Inspection visuelle: Des opérateurs qualifiés inspectent visuellement les cartes pour vérifier les composants mal alignés, les pièces manquantes ou tout défaut évident que les machines auraient pu manquer. Cette étape se fait souvent à l’aide d’outils grossissants ou de microscopes.

2. Placement manuel des composants: Certains composants, notamment ceux qui ne sont pas standard, de grande taille ou sensibles, peuvent devoir être placés manuellement. Cela peut inclure des connecteurs, des transformateurs ou des composants de forme irrégulière que les machines automatisées ne peuvent pas gérer efficacement.

3. Ajustements: Si des composants s'avèrent déplacés ou manquants, les opérateurs peuvent ajuster ou ajouter manuellement ces composants pour garantir que toutes les pièces sont correctement positionnées avant le soudage.

Cette étape permet de garantir que toutes les erreurs du processus automatisé sont détectées rapidement, réduisant ainsi les défauts potentiels du produit final.

Étape n°5 : Soudage par refusion

Une fois tous les composants en place, l'assemblage PCB passe à Soudure par refusion, où la pâte à souder est fondue pour former des connexions électriques et mécaniques permanentes.

Le processus de brasage par refusion :

1. Zone de préchauffage: L'assemblage PCB est progressivement chauffé dans le four de refusion pour éliminer toute humidité et amener la carte et les composants à une température juste en dessous du point de fusion de la soudure.

2. Zone de trempage: La température est maintenue pour activer le flux contenu dans la pâte à braser, qui nettoie les surfaces métalliques et les prépare au brasage.

3. Zone de refusion: La température augmente rapidement au-dessus du point de fusion de la pâte à souder, provoquant la fonte des billes de soudure et la formation de joints de soudure entre les composants et les plots PCB.

4. Zone de refroidissement: L'assemblage est refroidi lentement pour solidifier les joints de soudure, assurant une connexion mécanique et électrique solide.

Le brasage par refusion est essentiel car il détermine la qualité des joints de soudure, ce qui affecte les performances et la fiabilité du dispositif électronique final.

Étape n°6 : AOI (Inspection optique automatisée)

Après brasage par refusion, l'assemblage subit Inspection optique automatisée (AOI) pour détecter tout défaut de placement ou de soudure des composants.

Le processus AOI :

1. Imagerie haute résolution: Les machines AOI utilisent des caméras haute résolution pour capturer des images détaillées de l'assemblage PCB sous plusieurs angles.

2. Analyse d'images: La machine compare les images capturées à une bonne référence connue, à la recherche d'écarts tels que des composants manquants, une polarité incorrecte, des ponts de soudure ou des chutes (où les composants se trouvent à une extrémité).

3. Détection des défauts : Le système AOI signale tout défaut pour examen. Les cartes présentant des défauts détectés sont soit envoyées pour retravailler, soit marquées pour une inspection plus approfondie.

AOI contribue à maintenir une qualité élevée en garantissant que seules les planches sans défauts passent à l'étape suivante de la production.

Étape n° 7 : AXI (Inspection automatisée aux rayons X)

Pour les composants avec des joints de soudure cachés, tels que Réseaux de grilles à billes (BGAs), un Inspection automatisée aux rayons X (AXI) est nécessaire pour inspecter la qualité de la soudure.

Le processus AXI :

1. Imagerie aux rayons X: Les machines AXI utilisent des rayons X pour pénétrer dans le PCB et créer des images des joints de soudure cachés sous les composants.

2. Analyse des défauts: Les images radiographiques sont analysées pour rechercher des défauts tels que des vides, des ponts de soudure ou une couverture de soudure insuffisante, qui ne sont pas visibles par inspection optique.

3. Assurance qualité: Les planches présentant des défauts sont signalées pour être retravaillées ou mises au rebut, en fonction de la gravité et de la faisabilité du retravail.

AXI est essentiel pour garantir la fiabilité des composants comportant des joints de soudure cachés, car des défauts non détectés peuvent entraîner une panne de l'appareil.

Étape n°8 : TIC ou test fonctionnel

La dernière étape du processus de fabrication SMT est Tests en circuit (TIC) ou un Test fonctionnel pour garantir que l'ensemble PCB répond à toutes les spécifications électriques et fonctionnelles.

Le Processus TIC ou Test Fonctionnel :

1. Tests en circuit (TIC): Ce test vérifie les composants individuels du PCB, tels que les résistances, les condensateurs et les circuits intégrés, pour garantir qu'ils sont correctement placés et fonctionnent. ICT vérifie également les courts-circuits, les ouvertures et les connexions de soudure correctes.

2. Tests fonctionnels: Dans ce test, le PCB est mis sous tension et des fonctions spécifiques sont testées pour garantir que la carte fonctionne comme prévu. Les tests fonctionnels simulent les conditions de fonctionnement réelles auxquelles le PCB sera confronté dans son application finale.

3. Identification des défauts et retouche: Si des défauts sont identifiés lors des tests TIC ou fonctionnels, la carte est renvoyée pour être retravaillée. Cela peut impliquer le remplacement de composants, la ressoudage ou l'ajustement des paramètres d'assemblage.

Les TIC et les tests fonctionnels sont les dernières étapes pour garantir la qualité et la fonctionnalité du produit final, minimisant ainsi le risque que des produits défectueux parviennent au client.

Conclusion

Le processus de fabrication du SMT implique plusieurs étapes précises, de l'impression de la pâte à souder aux tests fonctionnels finaux. Chaque étape est cruciale pour garantir la qualité, la fiabilité et les performances du produit électronique final. En comprenant les détails de chaque étape du processus SMT, les fabricants peuvent produire des produits électroniques de haute qualité qui répondent aux normes exigeantes d'aujourd'hui.