Les circuits imprimés sont-ils assemblés un par un, pièce par pièce ? Cette méthode est obsolète à notre époque où l'efficacité et la précision sont primordiales. Pour répondre à la demande croissante, les fabricants ont adopté une méthode d'assemblage par panneaux afin d'optimiser le processus de production et d'en améliorer l'efficacité.
En termes simples, l'assemblage de panneaux consiste à combiner plusieurs petites cartes en un seul grand panneau grâce à la panélisation des circuits imprimés (PCB) pour la production. Ainsi, l'ensemble du processus d'assemblage du panneau PCB peut être réalisé en une seule fois sur le grand panneau. Cette méthode améliore considérablement l'efficacité et la régularité de la production de circuits imprimés.
Nous allons aborder l'assemblage des panneaux. Nous présenterons ensuite sa définition, son importance, les méthodes courantes d'assemblage des panneaux de circuits imprimés, etc. Sans plus attendre, passons au sujet principal !
Qu'est-ce que l'assemblage de panneaux ?
L'assemblage de panneaux est une stratégie de production largement utilisée dans la fabrication électronique moderne. Comme mentionné précédemment, il consiste à assembler plusieurs circuits imprimés pour former une unité plus grande destinée à la production et à l'assemblage. Cette unité est appelée « panneau ».
Le processus d'agencement de plusieurs petites cartes sur une grande carte est appelé « PCB ». panélisationUne fois l'assemblage terminé, l'ensemble du processus d'assemblage des panneaux PCB sera réalisé de manière plus efficace et tout aussi précise. Nous séparerons ensuite les circuits imprimés en produits finis grâce à la méthode de dépanélisation des PCB (par exemple, découpe en V, fraisage par languettes, fraisage ou découpe laser). Ainsi, l'ensemble du processus de production est finalisé.
Pourquoi avons-nous besoin d'un assemblage de panneaux?
L'assemblage de panneaux de circuits imprimés est non seulement pratique, mais aussi essentiel pour réduire les coûts, améliorer la fiabilité et garantir une production fluide. Ses principaux avantages sont les suivants :
Améliorer considérablement l'efficacité
Le principal avantage de la méthode d'assemblage sur panneau réside dans l'amélioration de l'efficacité. Auparavant, les circuits imprimés étaient soudés, assemblés et testés individuellement, ce qui prenait beaucoup plus de temps. Grâce à cette méthode, nous pouvons désormais réaliser plusieurs processus simultanément. Cela raccourcit non seulement le cycle de production des machines et optimise l'utilisation des équipements, mais aussi aussi permet de produire davantage de produits finis dans le même temps, accélérant ainsi la livraison.
Réduire les coûts
Pourquoi l'assemblage par panneaux permet-il de réduire les coûts ? Les raisons sont les suivantes :
① La réalisation du débogage de la machine, de l'impression de pâte à souder et de l'inspection bloc par bloc entraînera une grande quantité de travail répétitif. Ce travail répétitif engendre également des dépenses. Cependant, grâce à la panélisation des PCB, la quantité de travail répétitif peut être considérablement réduite.
② En utilisant la méthode de panneautage, le temps de manutention manuelle et les étapes intermédiaires seront également réduits, ce qui peut permettre de réduire considérablement les coûts de main-d'œuvre.
③ L’assemblage de panneaux peut réduire considérablement le coût de production par unité de produit.
Protection de la structure du circuit imprimé
Les circuits imprimés de petite taille, ultra-minces ou de forme irrégulière sont souvent relativement fragiles. Lorsqu'ils sont traités et manipulés individuellement, ils sont susceptibles de se déformer, de se casser ou d'endommager les pastilles. Cependant, en combinant ces petites cartes dans un panneau plus grand, l'ensemble du panneau offre une meilleure résistance mécanique et un meilleur support. Ainsi, la déformation des cartes individuelles est efficacement évitée lors des opérations ultérieures. De plus, le grand panneau est plus facile à réparer et à utiliser que les petites cartes individuelles et, dans une certaine mesure, réduit les dommages et les mises au rebut.
Flexibilité de fabrication
Il n'existe pas qu'une seule méthode d'assemblage de panneaux de circuits imprimés. On peut également utiliser la méthode du panneau pizza (assemblage multi-projets), qui consiste à placer différents types de circuits imprimés sur le même panneau. Cette approche évite la multiplication des processus de fabrication, réduisant ainsi les coûts et le temps de fabrication. C'est une méthode très pratique. Quelles autres méthodes d'assemblage de panneaux existe-t-il ?
Types d'assemblage de panneaux
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Type de panélisation
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Description
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Avantages
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Désavantages
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Applications typiques
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V-Scoring (panélisation en V)
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Des rainures en V peu profondes sont découpées en haut et en bas, le long de lignes droites, entre les circuits imprimés adjacents. Les cartes restent reliées par une fine bande et sont séparées par encliquetage ou à l'aide d'une machine de découpe en V.
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- À bas prix
- Dépanélisation rapide
- Idéal pour les conceptions en ligne droite à volume élevé
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- Prend uniquement en charge la panneautisation en ligne droite, ne convient pas aux panneaux courbes ou irréguliers
- Les contraintes mécaniques lors de la séparation peuvent endommager les composants
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- Smartphones, ordinateurs portables et tableaux rectangulaires
- Électronique grand public à grand volume
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Tab-Routing (avec Mouse-Bites)
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Les circuits imprimés sont séparés à l'aide d'un outil de fraisage, laissant de petites languettes perforées "morsure de souris » trous pour une rupture facile.
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- Prend en charge les formes de planches irrégulières
- Positionnement précis et disposition flexible
- Séparation plus nette par rapport au V-score
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- Bords rugueux après rupture, peut nécessiter un ponçage
- Certaines contraintes sont encore appliquées lors de la dépanélisation
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- Electronique automobile
- Équipement médical
- Conceptions de circuits imprimés irrégulières
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Panneau solide avec rails (bords détachables)
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Des rails de bordure supplémentaires sont ajoutés autour du panneau PCB pour améliorer la résistance et permettre une manipulation plus facile sur les convoyeurs, les imprimantes et les machines d'inspection.
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- Augmente la résistance mécanique et réduit le gauchissement
- Les rails offrent de l'espace pour les trous d'outillage, les repères de repérage et les codes-barres
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- Les rails doivent être retirés après l'assemblage, ajoutant une étape de dépanélisation supplémentaire
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- Planches très petites ou fines
- Conceptions à haute densité
- Lignes d'assemblage automatisées SMT
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Panélisation mixte (hybride)
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Combine les méthodes de notation V et de routage par onglets dans un seul panneau pour équilibrer flexibilité et coût.
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- Grande flexibilité
- Convient aux géométries de planches complexes
- Équilibre coût et qualité
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- Conception plus complexe
- Exigences de fabrication plus élevées
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- Planches polygonales ou irrégulières
- Projets PCB haut de gamme
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Panneau multi-design (panneau pizza)
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Différentes conceptions de circuits imprimés sont combinées dans un seul panneau, semblable à des tranches de pizza.
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- Permet d'économiser les coûts d'outillage
- Permet à plusieurs produits en petits lots de partager une seule série de production
- Utile pour les prototypes
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- Augmente la complexité de fabrication
- Peut affecter le rendement et le délai de livraison
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- R&D multi-projets
- Prototypage en petites séries
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Considérations de conception pour l'assemblage des panneaux
Une conception de panneau PCB judicieuse améliore non seulement l'efficacité de l'assemblage et de la production des fabricants, mais permet également aux clients de réduire leurs coûts. De plus, en respectant les normes industrielles strictes et les exigences de fabrication réelles, une conception de panneau efficace peut également réduire les défauts et les pertes de rendement des PCB lors du découpage. Lors de la conception, les aspects suivants doivent être particulièrement pris en compte :
1. Taille et forme du panneau. Tout d'abord, la taille et la forme du panneau conçu doivent être conformes aux exigences de la ligne de production. Les rectangles réguliers sont les plus faciles à assembler ; les formes irrégulières ou les petits panneaux nécessiteront un usinage des bords ou un fraisage par onglets.
2. Soyez attentif à la disposition des composants. Il est préférable d'éviter de placer des composants fragiles tels que des connecteurs et des oscillateurs à quartz à proximité des lignes de séparation de la carte, car cela pourrait les endommager lors de la séparation.
3. N'oubliez pas d'ajouter des repères (marques d'alignement) et des trous d'outillage à la zone de processus pour garantir que l'équipement automatisé SMT peut s'aligner avec précision.
4. La conception du panneau doit être suffisamment robuste pour résister à la manipulation et à la soudure par refusion, et elle doit également être pratique pour la séparation du panneau sans provoquer de contraintes excessives.
5. Lors de la conception, il convient de prendre en compte les dimensions et les exigences des machines de soudage CMS, des fours de refusion, des bandes transporteuses, etc. Il faut éviter que le traitement par lots ne puisse être effectué ultérieurement. (Pour plus d'informations : Panélisation PCB)
Normes et lignes directrices pertinentes
CIB-2221 - Norme générale de conception de circuits imprimés, couvrant les règles de conception et d'assemblage des circuits imprimés.
CIB-2226 - Lignes directrices de conception pour l'IDH.
CIB-7351 - Définition du Component Pad et des règles de mise en page.
UL 796 - Norme relative aux circuits imprimés.
Spécifications du fabricant - Description des capacités de processus des fabricants de PCB (fournie par les fabricants).
Avant de finaliser la conception du panneau PCB, il est essentiel de prendre ces paramètres en considération.
Processus d'assemblage du panneau PCB
Le processus d'assemblage de panneaux PCB que nous allons présenter ici fait référence au flux de travail de production et d'assemblage simultanés de plusieurs cartes de circuits imprimés sur le même panneau.
1. Impression de pâte à souder : La maille en acier inoxydable est alignée à l'aide des points de référence d'alignement global (fiducials) du panneau. La pâte à braser est ensuite imprimée simultanément sur toutes les pastilles des circuits imprimés du panneau.
2. Soudure: La machine à souder automatique placera précisément chaque composant à la position correspondante sur le panneau en fonction des paramètres.
3. Soudage par refusion : Le panneau entier est placé dans le four de refusion. Pendant le chauffage et le refroidissement, toutes les soudures des circuits imprimés du panneau sont formées simultanément.
4. inspection: La machine AOI scanne chaque petite carte du panneau pour vérifier la précision du positionnement des composants et la présence de défauts de soudure. En cas de soudures cachées, comme celles des BGA ou des QFN, des machines à rayons X sont également utilisées.
5. Tests en ligne/tests fonctionnels : Les dispositifs de test ou le système de test de sonde volante peuvent tester simultanément plusieurs circuits imprimés, garantissant que seuls les circuits imprimés de haute qualité passent à l'étape suivante.
6. Séparation de PCB : Une fois l'assemblage et les tests terminés, le grand panneau est divisé en petites planches individuelles.
Voici le processus complet d'assemblage d'un panneau. Nous vous présenterons ensuite plusieurs méthodes courantes de séparation de circuits imprimés.
Méthodes de dépanélisation des PCB
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Méthode
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Description
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Avantages
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Inconvénients
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Score V
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Des rainures peu profondes en forme de V sont découpées le long des lignes des panneaux, les planches sont séparées manuellement ou avec des machines.
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- À bas prix
- Séparation rapide
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- Limité aux coupes en ligne droite
- Peut provoquer des contraintes mécaniques
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Tabulation-routage
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Les cartes sont reliées par de petites languettes détachables, retirées en cassant, en coupant ou en dépanelant des machines spécialisées.
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- Prend en charge les formes de planches complexes
- Panélisation flexible
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- Peut laisser des bords rugueux
- Stress lors de la rupture
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Dépanélisation du routeur
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Une fraise fraise le long des lignes de séparation des panneaux.
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- Séparation précise
- Convient aux formes irrégulières
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- Processus plus lent
- Génère de la poussière
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Dépanélisation laser
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Le laser de haute précision découpe les planches du panneau sans contact physique.
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- Sans stress - Extrêmement précis
- Fonctionne pour des conceptions complexes
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- Coût élevé de l'équipement
- Nécessite une extraction des fumées
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Conclusion
L'assemblage de panneaux est une méthode indispensable à la production de circuits imprimés, quelle que soit leur taille. Il permet non seulement de gagner du temps et de l'argent, mais aussi de garantir la qualité de la production à grande échelle. Une conception judicieuse des panneaux permet d'éviter les dommages lors de la dépanélisation et d'optimiser l'efficacité de l'assemblage. Que vous soyez concepteur ou producteur, comprendre les principes et les processus d'assemblage des panneaux peut vous aider à fabriquer des produits plus fiables et plus rentables.
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