Qu'est-ce qu'une ligne SMT ? Ligne d’assemblage SMT et processus de fabrication

La popularité croissante de la ligne CMS dans le monde technologique a sans doute été confirmée par de nombreux professionnels de l'électronique de pointe. Sa qualité améliorée et son automatisation accrue de la fabrication lui ont permis de largement remplacer la technologie traversante (THT) et se développer en tant que ligne d'assemblage de PCB dominante.

Par le passé, les fabricants devaient fixer les composants électroniques sur les circuits imprimés à l'aide de fils traversants. Cette opération était complexe et chronophage. Avec la réduction de la taille des composants, des avancées majeures en électronique étaient nécessaires pour automatiser la chaîne d'assemblage et améliorer la précision. La chaîne d'assemblage CMS vient à la rescousse. Elle élimine totalement le besoin de fils et permet de monter des composants plus petits sur des circuits imprimés.

Dans cet article, nous vous guiderons pour savoir ce qu'est exactement une ligne SMT, les processus clés et l'équipements dans une ligne de production SMT, les types de disposition des lignes SMT, ainsi que les avantages des lignes de production SMT par rapport aux lignes d'assemblage de PCB traditionnelles.

Qu'est-ce qu'une ligne SMT ?

SMT, qui signifie technologie de montage en surface, fait référence au processus de montage de composants électroniques tels que des résistances, condensateurs, transistors et circuits intégrés sur la surface d'un circuit imprimé (PCB) en électronique. Inventé en 1960 par IBM, il a ensuite été largement utilisé dans les assemblages de circuits imprimés électroniques de haute technologie. Le composant électronique monté lors de la Ligne d'assemblage CMS est le soi-disant dispositif de montage en surface (CMS).

Il existe plusieurs formes d'assemblages montés en surface. L'une d'elles est l'assemblage monoligne, qui se produit lorsqu'une seule couche du circuit imprimé doit être assemblée. Cependant, si nous devons assembler des CMS ou des composants montés en surface sur les deux faces du circuit imprimé, une ligne de production CMS à deux lignes est nécessaire. Parfois, les composants du circuit imprimé sont placés à plusieurs endroits, auquel cas l'ajout d'une ligne d'assemblage intermédiaire supplémentaire peut être nécessaire. Cette ligne d'assemblage intermédiaire sera basée sur la ligne d'assemblage CMS du circuit imprimé d'origine.

À propos de PCBaSic

Le temps, c'est de l'argent dans vos projets – et PCBasique l'obtient. PCBasic est une Entreprise d'assemblage de circuits imprimés qui offre des résultats rapides et impeccables à chaque fois. Notre gamme complète Services d'assemblage de circuits imprimés Nous offrons un soutien technique expert à chaque étape, garantissant une qualité optimale pour chaque carte. En tant que leader Fabricant d'assemblage de circuits imprimés, Nous proposons une solution complète pour optimiser votre chaîne d'approvisionnement. Faites appel à nos experts Usine de prototypes de PCB pour des délais d'exécution rapides et des résultats supérieurs auxquels vous pouvez faire confiance.

Lignes SMT vs. THT

Bien que l'approche CMS ait rendu la production de cartes électroniques plus précise et plus rapide, tous les composants ne peuvent pas être montés en surface sur les circuits imprimés. Les composants adaptés aux lignes CMS sont souvent plus petits. Par conséquent, l'ancienne technologie de montage traversant (THT) reste nécessaire.

Les composants THT sont volumineux, avec des broches axiales ou radiales, et nécessitent un assemblage manuel. Le processus se termine par l'insertion des broches dans les trous percés sur les circuits imprimés et leur soudure. Bien que les lignes CMS soient plus courantes, les composants THT fonctionnent aussi bien que les CMS dans de nombreux cas, voire mieux.

Il existe également un cas où des lignes d'assemblage THT et CMS sont requises : on parle alors d'assemblage hybride. Les inserts et les supports sont combinés pour constituer la ligne de production hybride. 

Processus de la ligne d'assemblage SMT

Quels processus comprend une ligne de production CMS ?»il est nécessaire de comprendre le processus de la chaîne d'assemblage SMT Avant de choisir un bon prestataire de services SMT, le processus général d'une ligne SMT mono-formulaire comprend les étapes suivantes :

1. Préparation et inspection du matériel (par le service de contrôle qualité)

La préparation et l'inspection des matériaux constituent la toute première étape de la ligne CMS dans notre usine d'assemblage de circuits imprimés. Les inspecteurs contrôle qualité examinent attentivement les circuits imprimés et les composants CMS pour détecter tout défaut et identifier les matériaux non conformes. À ce stade, les circuits imprimés sont plats et comportent des plots de soudure.

2. Impression (par imprimante à pâte à souder)

Cette étape consiste à imprimer la pâte à braser ou la colle de patch sur le pochoir CMS afin de préparer le soudage des composants CMS. La pâte à braser jouant un rôle essentiel dans la connexion des composants au circuit imprimé, notre usine PCBasic utilise de la pâte fournie par MacDermid Alpha, leader dans la fabrication de pâtes à braser de haute qualité, afin de garantir les performances électriques de la carte.

3. Distribution (par distributeur de colle)

L'étape suivante de la ligne CMS consiste à monter les composants montés en surface sur le circuit imprimé soudé à l'aide d'une machine de placement. Cette machine prélève les composants électroniques et les place sur la carte. Le processus est entièrement automatisé afin d'éviter toute erreur humaine.

5. Durcissement de la colle CMS (au four de durcissement)

Après le placement des composants, les cartes montées en surface passent au poste de durcissement de la colle, une étape essentielle de la ligne de production CMS. Les opérateurs durcissent la colle CMS dans un four de cuisson afin que les composants assemblés en surface et le pochoir CMS soient solidement fixés. 

6. soudage par refusion (par un four de refusion)

La pâte à braser est fondue à cette étape pour améliorer l'adhérence des composants à la carte. Le processus complet de brasage par refusion sur la ligne CMS comprend quatre étapes, à savoir quatre zones de température (la carte doit d'abord être placée dans le four de refusion) :

Stâge 1: La zone de préchauffage, où la température du composant monté en surface et de la carte augmente progressivement. La température dans le four augmente d'environ 1 à 2 °C/s avant d'atteindre la température de consigne. at 140-160 ℃.

Stâge 2: La zone de trempage, où la température du four reste stable à 140-160 ℃ pendant environ 90 s.

Stâge 3: La zone de refusion, où la température commence à remonter à une vitesse de 1-2 ℃/s jusqu'à ce qu'il atteigne le pic (210-230 ℃), rayonnant suffisamment de chaleur pour faire fondre l'étain dans la pâte à souder et ainsi coller chaque composant à la carte.

Stâge 4: La zone de refroidissement, où la soudure est gelée pour éviter les défauts de soudure. 

7. Nettoyage

Ensuite, le PCB assemblé passe à l'étape de nettoyage dans la ligne SMT pour éliminer les résidus de soudure, tels que flux et tout autre matériau nocif pour le corps humain. Un agent nettoyant est utilisé pour terminer le processus. Cependant, si la technologie de soudage sans nettoyage est appliquée, ce procédé n'est pas nécessaire.

8. Inspection

L'étape finale d'une ligne CMS classique est l'inspection. PCBasic utilise divers outils pour inspecter la qualité réelle (qualité du soudage et de l'assemblage) du circuit imprimé fini. Les éléments d'inspection spécifiques dépendent des besoins du client et comprennent généralement l'inspection optique automatisée (AOI) au microscope, l'inspection par rayons X par équipement CMS, l'inspection visuelle, le contrôle des performances par des testeurs en ligne et des testeurs de premier article, et bien d'autres encore.

De plus, notre usine a inventé le premier testeur d'articles SMT Pour accroître la précision et l'efficacité des tests, le testeur peut déterminer automatiquement si l'article est qualifié et importer les données de test dans notre système. Ainsi, les opérateurs n'ont aucun jugement à faire, ce qui évite les erreurs humaines.

9. Réparation (facultatif)

L'étape de réparation intervient dès la détection de défauts. Sans défaut, pas de réparation. Les outils utilisés sont des fers à souder électriques, des postes de reprise, etc. Cette étape est configurée n'importe où sur la ligne CMS. Les circuits imprimés réparés sont revérifiés afin de garantir leur qualité et leurs performances. 

Équipement principal dans une ligne SMT

Une ligne de production de montage en surface (CMS) est composée de différents éléments permettant d'assembler des composants électroniques sur des circuits imprimés. Ces éléments ou machines garantissent le rendement élevé des lignes CMS de notre usine. Voici la liste des équipements utilisés sur notre ligne de production CMS :

1. Imprimante au pochoirL'imprimante à pochoirs permet d'appliquer de la pâte à souder sur les circuits imprimés. Le pochoir est doté d'ouvertures correspondant aux pastilles de soudure des circuits imprimés, par lesquelles la pâte à souder est appliquée.

2. Machine de prélèvement et de placementCette machine récupère les composants électroniques à partir de plateaux, de bobines ou de tubes et les place correctement sur la pâte à braser. Actuellement, les machines de placement d'occasion sont hautement automatisées et peuvent traiter différents types et tailles de composants.

3. Four de refusionUn four de refusion est utilisé pour le soudage des composants sur les cartes. La carte, avec ses composants et sa pâte à braser, subit un processus de chauffage contrôlé dans un four de refusion, où la pâte à braser fond pour réaliser des soudures fiables.

4. Système de convoyeurGrâce au convoyeur, les cartes passent par chaque étape de la ligne CMS, de l'imprimante à pochoirs à la machine de placement et de refusion. Cela assure un flux de production continu.

5. Inspection de la pâte à souder (SPI)Le SPI permet de contrôler la qualité du dépôt de pâte à braser sur la carte avant la configuration des composants. Il permet de détecter des problèmes tels qu'une pâte à braser inefficace ou un mauvais alignement, et d'améliorer la qualité globale des soudures.

6. Inspection du placement des composants (AOI/AXI)Les systèmes d'inspection optique automatisée (AOI) et d'inspection automatisée par rayons X (AXI) inspectent la configuration des composants lors de leur connexion à la carte. Les techniques AOI utilisent des caméras pour détecter les erreurs, tandis que les techniques AXI utilisent les rayons X pour inspecter les joints cachés, comme dans les BGA.

7. Équipement de profilage par refusion: Les instruments de profilage de refusion vérifient et garantissent que le four de refusion suit les valeurs de température précises qui sont importantes pour la création de joints de soudure précis sans affecter les composants sensibles.

8. Revêtement enrobant ou distribution sous-remplie (en option):Certaines lignes SMT sont livrées avec la station permettant d'appliquer un revêtement conforme ou un sous-remplissage pour protéger les composants et augmenter leur fiabilité dans des environnements difficiles.

9. Postes de contrôle qualité:Dans ces stations, des tests fonctionnels, des inspections manuelles et différentes mesures peuvent être effectués pour garantir que les cartes assemblées répondent aux normes de qualité et de performance.

10. Système de traçabilitéLes données de la carte sont enregistrées par le système de traçabilité ; ces informations incluent les caractéristiques de soudure, le placement des composants, les résultats des inspections et d'autres paramètres. Cela permet d'identifier et de résoudre les éventuels problèmes et de conserver un historique du processus de fabrication de la ligne CMS.

11. Manipulation et stockage des PCB:Des paramètres de manipulation et de stockage précis sont importants pour éviter la contamination, les décharges statiques et les dommages lors de l'assemblage.

12. Postes de travail et postes d'opérateur:Ces fonctionnalités offrent aux opérateurs l'espace nécessaire pour charger les composants sur les alimentateurs, surveiller le processus d'assemblage et résoudre les problèmes s'ils existent.

13. Gestion des données et programmationLes systèmes logiciels contrôlent la programmation des fours de refusion, des machines de transfert et des instruments d'inspection. Ils permettent ainsi de gérer les données de production et d'améliorer les processus.

14. Gestion du matériel:Dans ce processus, il y a la gestion de composants tels que des bobines, des tubes, des plateaux et d'autres matériaux d'emballage pour assurer un approvisionnement régulier pour la fabrication.

15. Contrôle environnemental:Différents paramètres tels que l’humidité, la température et la propreté sont importants pour maintenir une qualité de production constante et éviter les défauts.

Types de disposition de ligne SMT

Il existe différents types de lignes de production de technologie de montage en surface (SMT), et chaque type est conçu pour optimiser différents paramètres du processus d'assemblage, tels que la flexibilité, l'efficacité et l'utilisation de l'espace.

1. Disposition en ligne (disposition linéaire)Dans une configuration en ligne, la zone de travail et les machines sont configurées de manière linéaire, où la carte se déplace en ligne droite à travers les différentes phases d'assemblage. Sa configuration compacte et simple est idéale pour les petites productions. Cependant, elle peut être moins flexible pour gérer différentes cartes et configurations.

2. Disposition en UUne configuration en U permet de configurer les machines et les zones de travail selon ce même principe. Cette conception offre une flexibilité accrue pour gérer des tailles et des structures de cartes différentes de celles de la configuration en ligne. Elle offre également une bonne visibilité et un accès facile aux opérateurs.

3. Disposition en L: Cette disposition forme un L pour les machines et les zones de travail. Ce design est principalement utilisé dans les espaces restreints et optimise l'utilisation des surfaces disponibles. Il peut être adapté aux volumes de production élevés.

4. Disposition cellulaireDans une configuration cellulaire, la ligne de production est configurée en cellules, chacune effectuant une opération ou un processus spécifique. Cette configuration est flexible et permet de répondre à différents besoins de production. Elle est idéale pour les productions personnalisées ou en petites séries.

5. Disposition de la tourelle (configuration en étoile)Dans cette configuration, la machine de prélèvement et de placement est placée au centre, et les autres machines et zones de travail sont disposées en cercle ou en étoile autour. Cette configuration est idéale pour une production à grande vitesse et assure un flux de matériaux efficace depuis les machines centrales.

6. Disposition à deux voies: Cette configuration comprend deux lignes parallèles pour le déplacement de la carte tout au long du processus de production. Elle optimise les performances de fabrication en permettant le traitement simultané de deux cartes. Elle est principalement utilisée pour la production en grande série.

7. Disposition modulaireDans une configuration modulaire, la ligne de production est créée à partir d'unités modulaires facilement configurables et extensibles selon les besoins. Ce type d'agencement offre adaptabilité et évolutivité pour répondre aux différents besoins de production.

8. Disposition mixte (disposition hybride)Une disposition mixte relie différents composants de différents types de disposition afin d'optimiser certains paramètres de fabrication. Par exemple, elle peut être utilisée comme disposition en U pour le pick-and-place et comme disposition linéaire pour les processus d'inspection et de soudage.

Avantages de la ligne SMT par rapport aux autres lignes d'assemblage de circuits imprimés

Les lignes CMS présentent des avantages considérables par rapport aux procédés traditionnels d'assemblage de circuits imprimés. Parmi ces avantages, on peut citer :

Densité de composants plus élevée

La gamme CMS offre une plus grande densité de composants sur le circuit imprimé, car les composants sont directement montés sur la surface de la carte. Les appareils et projets compacts et de petite taille sont donc devenus la composante principale de l'électronique moderne. C'est pourquoi nous disposons aujourd'hui d'appareils performants et compacts comme les smartphones.

Miniaturisation

La densité compacte élevée rend les produits finis plus petits et plus légers, ce qui est idéal pour les appareils portables et portables où l'espace est le facteur principal. 

Vitesse et efficacité accrues

La ligne CMS est un processus d'assemblage de circuits imprimés hautement efficace et automatisé. Cette technique permet de configurer les composants directement sur la carte. L'utilisation de machines de placement en CMS permet un assemblage et une production plus rapides. 

Travail manuel réduit

L'assemblage CMS nécessite moins de main-d'œuvre. L'assemblage traditionnel des circuits imprimés (technologie traversante) nécessite l'insertion et le soudage manuels des composants, ce qui est chronophage et peut entraîner des erreurs.

Performances électriques améliorées

Les composants CMS (CMS) sont généralement configurés près de la surface de la carte, ce qui permet des interconnexions plus courtes. Cela réduit la capacité et l'inductance parasites et améliore le fonctionnement électrique des circuits.

Meilleure intégrité du signal

Économies de coûts

Automatisation supérieure

Meilleures performances thermiques

Conclusion

Alors que de plus en plus de personnes recherchent des appareils fins et compacts, le rôle des lignes CMS en électronique prend une importance croissante. Nous espérons que cet article vous aura permis de mieux comprendre le processus de fabrication de ces lignes. N'hésitez pas à nous faire part de vos commentaires ou questions. Partager.