Les composants électroniques de la production CMS se concentrent sur les éléments électroniques montés en surface (CMS) et incluent une description de tous les composants du système dans cette approche. Fonctionnant comme un système intégré avec des lignes de production, il permet de créer des procédés de traitement de circuits imprimés de haute qualité. La recherche porte sur les composants électroniques CMS, éléments essentiels des procédés actuels d'assemblage de circuits imprimés.
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Qu'est-ce que SMT?
Que signifie « CMS » ? La technologie de montage en surface (CMS) permet la fixation de composants électroniques sur des circuits imprimés. Le mode d'installation des composants sur circuits imprimés diffère de la technologie traversante, car les composants CMS nécessitent un placement direct en surface plutôt que des trous percés.
La méthode de montage permet des conceptions d'appareils plus compactes ainsi qu'une densité accrue de composants et des performances système améliorées.
Un système SMT se compose de :
1. SComposants MT:Les PCB utilisent des composants SMT comme éléments électroniques pour le placement.
2. Ligne de production SMT:La ligne de production SMT contient toutes les machines utilisées pour gérer les fonctions de placement et de soudage des composants SMT ainsi que des mesures d'inspection efficaces.
3. Processus SMT:Le processus de soudage en surface comprend des étapes ordonnées qui guident l'assemblage des pièces électroniques.
Ces éléments constituent une partie cruciale du processus d'assemblage SMT car ils permettent une meilleure efficacité ainsi qu'une meilleure qualité du produit pour fournir des produits électroniques fiables.
Que signifient les composants SMT ?
Les composants CMS sont les composants électroniques intégrés au procédé de fabrication CMS. Leur fonctionnement diffère des composants traversants classiques, car leur conception exclut les broches traversant les trous du circuit imprimé. Les petites terminaisons soudables de ces composants se fixent directement à la surface du circuit imprimé.
Types de composants SMT
Les catégories de composants CMS comprennent les composants passifs et actifs, ainsi que les connecteurs et les LED. Ces différents composants jouent un rôle essentiel dans la construction des circuits imprimés et le fonctionnement des appareils électroniques.
1. Composants passifs
Les circuits électroniques nécessitent des composants passifs pour la régulation de la transmission du signal, ainsi que pour le stockage et le filtrage de l'énergie. Ces composants autonomes ne nécessitent aucune alimentation externe et fonctionnent donc de manière autonome. Ces éléments de base sont essentiels à la construction de circuits électriques, car ils stabilisent le système tout en assurant une gestion optimale de l'énergie.
Résistances:
Les résistances servent à réguler le courant électrique dans les dispositifs dont la mesure est l'ohm (Ω). L'industrie des circuits électroniques utilise des condensateurs pour répartir les tensions, ajuster les niveaux de tension de signalisation et maintenir les courants électriques dans des limites de sécurité. Parmi les composants disponibles de ce type, on trouve des résistances fixes, des résistances variables ou des potentiomètres, ainsi que des résistances montées en surface.
Condensateurs:
Le stockage de l'énergie électrique s'effectue dans des condensateurs qui assurent également la stabilisation de la tension tout en filtrant le bruit dans les circuits électroniques. Différents composants des circuits d'alimentation et des systèmes audio requièrent cette technologie car elle permet le traitement du signal. Symétriquement entre les groupes de condensateurs se trouvent des dispositifs céramiques à électrolyte, au tantale et à film, dédiés à des tâches spécifiques.
Inductances:
Le courant électrique traversant un inducteur génère un stockage d'énergie dans un champ magnétique. Les systèmes numériques utilisent des inducteurs pour assurer la régulation de puissance, la lutte contre les perturbations sonores et les performances de filtrage. Les alimentations et les circuits radiofréquence, ainsi que les transformateurs, constituent les applications essentielles où ces dispositifs sont couramment utilisés.
2. Composants actifs
Les composants actifs doivent être alimentés par des sources externes, car ils régulent le flux électrique dans les circuits. Les dispositifs actifs assurent des fonctions vitales, car ils permettent à la fois l'amplification et la commutation des signaux, ainsi que leur traitement.
Transistors:
Les commutateurs et les amplificateurs électroniques sont deux fonctions des transistors. Les microprocesseurs, les amplificateurs et les circuits de commutation utilisent ces types de composants pour leurs fonctions opérationnelles. Les principales catégories de transistors comprennent les transistors à jonction bipolaire (BJT) et les transistors à effet de champ (FET).
Diodes :
Ce dispositif autorise le flux de courant direct, mais bloque tout flux de courant inverse. Ces dispositifs remplissent une double fonction : redresseurs, régulateurs de tension et traitement des signaux. Il existe trois principaux types de diodes : les diodes de redressement, les diodes Zener et les diodes électroluminescentes (DEL).
Circuits intégrés (CI) :
L'intégration de composants électroniques tels que des transistors, des résistances et des condensateurs dans un même boîtier fait appel à des circuits intégrés. La combinaison de microcontrôleurs, de processeurs et de puces mémoire réduit la taille des dispositifs électroniques tout en optimisant les performances.
3. Connecteurs
L'établissement de connexions électriques entre circuits imprimés ou entre circuits imprimés et périphériques externes s'effectue grâce à des connecteurs. Il existe trois types de connecteurs : les connecteurs carte à carte, les connecteurs fil à carte et les connecteurs à ruban flexible. La qualité du transfert des signaux électroniques dépend de connecteurs de haute qualité, qui préviennent également les pannes du système électrique.
4. LED (diodes électroluminescentes)
Les émissions de lumière transparente issues du traitement de l'électricité se produisent dans les dispositifs semi-conducteurs appelés LED. Les diodes électroluminescentes (DEL) fonctionnent en conjonction avec des indicateurs visuels, des systèmes d'affichage et des commandes d'éclairage pour diverses applications. Leur fonctionnement économe en énergie, leur longue durée de fonctionnement et leur réglage de la couleur rendent ces dispositifs adaptés à divers systèmes électroniques.
Ligne de production SMT
La ligne de production CMS automatisée est équipée de machines sophistiquées qui positionnent et soudent correctement les composants électroniques. L'efficacité et les taux d'erreur diminuent lorsqu'une ligne CMS est correctement optimisée.
Introduction aux machines SMT
Le processus de production de la technologie de montage en surface (CMS) repose sur des machines contrôlées par ordinateur qui garantissent des résultats précis lors des opérations d'assemblage de circuits imprimés. La chaîne de production CMS assure l'application de la pâte à braser, le placement des composants CMS, le soudage des connexions et l'inspection du produit fini. La ligne CMS est équipée de machines qui fabriquent des composants électroniques en réduisant les erreurs humaines et en optimisant la vitesse de production. Cet article propose un guide complet des équipements CMS fondamentaux utilisés dans les opérations modernes de fabrication de circuits imprimés.
1. Imprimante de pâte à souder
L'imprimante à pâte à braser est l'équipement de base utilisé dans les lignes d'assemblage CMS. Elle crée de fines couches de soudure sur les pastilles de circuits imprimés à l'aide de pochoirs ou d'écrans d'impression.
Une application précise de la pâte à cette étape est essentielle, car des irrégularités dans l'étalement de la pâte peuvent entraîner des problèmes de connexion entre les points de soudure, de fixation incorrecte des joints et de positionnement des composants. Les imprimantes de pâte à souder actuelles sont dotées de fonctions d'inspection et d'alignement automatisées qui garantissent une grande précision.
2. Choisissez et placez la machine
La fonction de placement des composants CMS contrôle entièrement le fonctionnement de la machine de prélèvement et de placement. Celle-ci sélectionne les pièces parmi les bobines, les tubes et les plateaux, avant de les positionner avec précision selon les coordonnées de programmation de la carte.
Ces machines fonctionnent rapidement et effectuent des opérations de placement rapides de plusieurs milliers de composants en une heure avec une précision extrême. Aujourd'hui, des versions avancées de ces systèmes effectuent des inspections visuelles pour vérifier l'alignement et le positionnement des composants avant le placement.
3. Machine de soudage par refusion
Grâce à la machine de soudage CMS par refusion, le circuit imprimé reçoit de la chaleur qui fait fondre la pâte à braser et relie les composants au circuit imprimé. La régulation de température du procédé de refusion permet à la soudure de fondre et d'obtenir un écoulement optimal avant de se solidifier. La machine utilise plusieurs programmes de chauffage qui permettent au circuit imprimé de subir des transitions de température lentes tout en préservant l'intégrité des composants.
4. Machine d'inspection optique automatisée (AOI)
La machine AOI fonctionne après le soudage pour effectuer une analyse automatisée des composants et rechercher les erreurs de placement, les défauts de pont de soudure et les problèmes d'absence de composants. Des caméras haute définition effectuent un contrôle de référence du circuit imprimé en le comparant à une norme d'acceptabilité. Le système avertit les opérateurs des problèmes potentiels afin qu'ils puissent les vérifier ou les corriger.
5. Testeur de premier article
Avant le lancement de la production en série, un premier testeur examine le circuit imprimé assemblé afin de garantir la conformité de la conception et des normes de qualité élevées. Ce processus d'inspection permet de détecter les problèmes à un stade précoce afin de protéger la production de masse contre des erreurs de fabrication coûteuses.
6. Appareil à rayons X
L'inspection par rayons X joue un rôle essentiel dans la détection des défauts de soudure cachés, car elle cible les composants tels que les matrices à billes (BGA) et autres boîtiers sans plomb. L'absence de défauts détectables sous ces composants impose l'utilisation de machines à rayons X pour les contrôles d'assurance qualité, les méthodes optiques traditionnelles s'avérant insuffisantes.
7. Machine de codage laser
Les circuits imprimés sont marqués par une machine de codage laser qui intègre des codes d'identification, des numéros de série et des codes-barres pour un suivi complet. Ce système de suivi permet aux fabricants de surveiller leurs lots de produits, ce qui facilite les contrôles qualité et contribue à empêcher l'introduction de composants contrefaits dans la chaîne d'approvisionnement.
8. Testeur de sonde volante
Un testeur à sonde mobile est un appareil de test adaptable qui vérifie la continuité des circuits et détecte les courts-circuits et les défauts de soudure en effectuant des tests point par point sur la carte. Ce testeur à sonde mobile est une solution idéale pour les tests de prototypes et la production en petite série, car il s'adapte à différents modèles de circuits imprimés sans nécessiter de tests sur mesure. agencements.
L'équipement SMT est utilisé pour assembler des pièces électroniques avec une grande efficacité afin de prendre en charge les fonctions de fabrication électronique modernes.
Processus d'assemblage de PCB SMT
Un processus automatisé d'assemblage de circuits imprimés CMS permet de positionner et de souder les composants CMS sur les cartes de circuits imprimés avec une précision irréprochable. Le processus commence par la conception du circuit imprimé, puis se poursuit par des étapes telles que les tests finaux et la réparation, qui conduisent à la production d'assemblages électroniques d'excellence.
1. Conception et préparation des circuits imprimés
Un concepteur a besoin d'un logiciel spécialisé, Altium Designer Eagle ou KiCad, pour concevoir le circuit imprimé avant l'assemblage. Le positionnement des composants, les plots de soudure et les connexions du circuit sont intégrés à la configuration.
La dernière conception est convertie en fichiers Gerber afin de générer les informations de production nécessaires à la création des pochoirs et à la programmation machine. Une planification précise du circuit imprimé optimise le processus de fabrication, réduit le nombre de défauts et produit d'excellents résultats lors de la procédure CMS.
2. Application de pâte à souder
Le processus d'assemblage commence par l'utilisation d'une pâte à braser composée de fines particules de soudure et d'un flux. L'utilisation simultanée d'une imprimante à pâte à braser ou d'une raclette permet au pochoir en acier inoxydable de répartir la pâte sur les circuits imprimés.
La pâte à braser se répartit avec précision grâce à son application à travers le pochoir. La qualité de l'application de la pâte à braser est essentielle, car une quantité excessive ou insuffisante peut entraîner des ruptures de soudure, des ponts de soudure et une mauvaise qualité des soudures.
3. Placement des composants
Les composants CMS sont automatiquement positionnés par la machine de placement située sur le circuit imprimé, après détermination de la quantité de pâte à braser. La machine prélève les composants des bobines, des plateaux ou des chargeurs pour les positionner précisément sur les pastilles de pâte à braser. Ces versions avancées de machines utilisent des systèmes d'alignement par vision pour vérifier avec précision le placement et l'orientation des composants et ainsi maintenir une grande précision de positionnement.
4. Soudage par refusion
Peu après le placement des composants, le circuit imprimé est introduit dans un four à souder comportant des zones de chauffe séparées. La pâte à braser se liquéfie pendant ce processus pour assembler les composants à leurs pastilles spécifiques sur le circuit imprimé, créant ainsi des connexions électriques solides.
Les protocoles de chauffage et de refroidissement contrôlés appliqués aux cartes réduisent au minimum la contrainte de traction des composants pendant le processus de refusion. Grâce à des techniques de brasage par refusion appropriées, les fabricants obtiennent des joints de soudure fiables et d'excellente qualité.
5. Inspection et contrôle de la qualité
Une fois le soudage terminé, l'inspection optique automatisée robotisée (AOI) continue de fonctionner grâce à des machines d'inspection à rayons X pour détecter les défauts des produits. Les systèmes AOI s'appuient sur des caméras haute définition dotées de fonctions optiques pour vérifier l'alignement des composants, les ponts de soudure et l'absence de composants technologiques. Cependant, les instruments à rayons X doivent être exclusivement utilisés pour tester les soudures dans les boîtiers BGA (Ball Grid Arrays) et les boîtiers sans plomb.
6. Essai
Les tests fonctionnels du circuit imprimé intégré garantissent le bon fonctionnement du système. La combinaison des tests en circuit (ICT) et des tests à sonde mobile permet d'inspecter les circuits ouverts, les courts-circuits et les composants.s« Placement correct. » Le test d'échec permet à un PCB d'entrer en dépannage, mais seulement après une identification complète du défaut et une rectification conforme aux exigences de déploiement.
7. Réparation du PCB (si nécessaire)
La détection des défauts nécessite des techniques de réparation de circuits imprimés combinant dessoudage et retouches. Le retrait des composants endommagés à l'aide d'outils de dessoudage permet le soudage en surface et la restauration des composants fonctionnels sur le circuit imprimé. Ces réparations sont réalisées par des opérateurs CMS hautement qualifiés. à maintenir la fiabilité du produit.
La méthode d'assemblage SMT rationalise la fabrication de circuits imprimés qui offre une précision ainsi qu'une qualité élevée avec une efficacité exceptionnelle, devenant ainsi la technique courante pour la fabrication électronique aujourd'hui.
Conclusion
Pour les fabricants d'électronique modernes, la production de circuits imprimés miniatures performants et abordables repose sur les composants CMS. La structure d'un système CMS combine des éléments de fabrication entre les composants et une ligne de production avec des procédures d'assemblage pour produire des composants électroniques performants.
Les fabricants produisent des produits électroniques haut de gamme, présentant un faible taux de défauts, grâce à l'utilisation de machines CMS et de méthodes d'inspection avancées. La connaissance des composants CMS et des procédés d'assemblage reste essentielle à toutes les étapes des opérations de fabrication de circuits imprimés et pour les techniciens en réparation de circuits imprimés.
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