Lorsqu'on observe un circuit imprimé moderne, on remarque de petits composants plats fixés directement à la surface. On les appelle composants montés en surface, ou CMS. Les composants montés en surface sont des composants fabriqués grâce à la technologie de montage en surface, ou CMS. Cette méthode ne nécessite pas de percer de trous dans la carte. Les composants sont placés directement sur des pastilles de cuivre, puis soudés. C'est une méthode plus rapide, plus propre et plus efficace que l'ancienne méthode de montage traversant.

Les CMS ne nécessitant pas de longs conducteurs, ils sont généralement plus compacts. Cela permet d'en intégrer davantage sur une même carte et même d'utiliser les deux faces du circuit imprimé. Ceci est particulièrement utile pour les conceptions compactes ou à haute densité. Avec le CMS, la production est beaucoup plus rapide et plus facile à automatiser. Vous réduisez les contraintes sur les matériaux, diminuez les coûts de fabrication et améliorez les performances globales. Ceci est particulièrement utile pour les signaux à haut débit, où des pistes plus courtes sont importantes.

Les composants traversants ont toujours leur place, notamment pour les connecteurs ou les composants soumis à des contraintes mécaniques. Cependant, pour la plupart des appareils électroniques modernes, les CMS sont la norme. Fiables, performants et parfaits pour les conceptions rapides, légères et compactes d'aujourd'hui, ils sont également très performants. Si vous concevez de nouvelles cartes, le choix du CMS peut vous permettre de construire plus intelligemment et plus efficacement.

Les CMS (composants montés en surface) existent sous de nombreuses formes. Chaque type joue un rôle essentiel dans le fonctionnement de votre circuit. Certains sont simples, d'autres plus sophistiqués. Mais tous sont montés directement sur la surface de votre circuit imprimé.

Composants passifs

On les utilise pour gérer le flux de courant, stocker la charge ou contrôler le comportement du signal. Ces composants n'amplifient ni ne génèrent de signaux. Ils servent à stabiliser, filtrer ou limiter l'activité du circuit. La plupart sont de petites pièces rectangulaires munies de bornes métalliques à chaque extrémité. Voici quelques composants CMS passifs courants :

• Résistances
• Condensateurs
• Inductances
• Diodes
• Transformateurs
• Oscillateurs

Appareils électromécaniques

Composants combinant fonctions électriques et mécaniques. Interrupteurs, connecteurs et micro-relais en sont quelques exemples. Certaines conceptions peuvent inclure des micromoteurs ou des actionneurs. Ils permettent de créer des points d'entrée ou des réactions mécaniques aux signaux électroniques. Ils sont souvent placés aux interfaces, partout où votre carte doit se connecter, se déconnecter ou déclencher un mouvement.

Circuits intégrés

Les circuits intégrés, ou CI, sont de petits boîtiers astucieux de semi-conducteurs qui peuvent prendre en charge diverses tâches telles que le contrôle logique, traitement de signal, stockage mémoire, ou même régulation de puissance. Selon vos besoins, vous pourriez utiliser des microcontrôleurs, des processeurs ou des circuits intégrés analogiques spécifiques. Ces puces sont fantastiques car elles permettent d'intégrer plusieurs fonctions dans un espace réduit, ce qui non seulement économise de l'espace, mais améliore également les performances. Elles sont essentielles pour les conceptions exigeant une densité ou une vitesse élevée.

Le processus de pick and place est le point de départ de tout. Après l'application de la pâte à braser sur les pastilles de la carte, vient le montage des composants. Cette opération est réalisée par une machine de pick and place, l'un des outils les plus importants de la chaîne de montage. Vous l'alimentez en bobines ou en plateaux de CMS. Elle scanne chaque composant à l'aide d'un système de codes-barres, puis l'aligne précisément à l'emplacement souhaité en fonction du fichier Gerber. Ce fichier indique à la machine la position et la rotation exactes de chaque pièce.

Un bras robotisé prélève chaque CMS par dépression. La tête peut pivoter et s'incliner pour s'adapter à l'angle requis par le composant. Une fois le bon emplacement atteint sur la carte, la machine place délicatement la pièce sur le tampon recouvert de pâte.

Pour garantir un placement parfait, le système utilise des repères de référence. Ces repères permettent d'aligner les composants sur les trois axes. Le positionnement vertical est également important : si une pièce est mal positionnée, la soudure risque de ne pas tenir, ce qui fragilise les joints. Certaines machines vérifient même les valeurs électriques à la volée. Si la valeur d'une pièce dépasse la limite définie, elle est rejetée avant même d'entrer en contact avec la carte. Votre assemblage reste ainsi propre, fiable et prêt pour l'étape suivante.

La soudure CMS est une étape clé du processus d'assemblage. Aujourd'hui, la plupart des opérations sont réalisées à la machine, mais les principes de base restent les mêmes. Il faut d'abord appliquer la pâte à braser sur la carte. Cette opération s'effectue à l'aide d'un pochoir et d'une imprimante à pâte à braser. La pâte est appliquée uniquement sur les pastilles où seront placés les composants.

Vient ensuite le montage. Les composants CMS sont placés directement sur les pastilles collées à l'aide d'une machine de pose. C'est rapide et précis.

La carte passe ensuite dans un four de refusion. Celui-ci chauffe l'ensemble juste assez pour faire fondre la pâte. Cela crée une connexion solide entre les broches des composants et les pastilles du circuit imprimé. Une fois la carte refroidie, ces joints maintiennent l'ensemble fermement. Une nouvelle inspection optique est ensuite effectuée pour détecter toute anomalie.

Vous pouvez toujours souder des CMS à la main, surtout si vous êtes amateur. Mais pour des résultats de qualité professionnelle, la soudure par refusion est la méthode la plus fiable.

L'assemblage de circuits imprimés CMS joue un rôle essentiel dans de nombreux secteurs. On les retrouve dans des produits où l'espace est restreint et où les performances doivent rester élevées. Les composants sont petits, mais ils offrent des fonctionnalités puissantes.

• Électronique grand public – Les circuits imprimés CMS sont la norme dans l'électronique courante. On les utilise dans les smartphones, les tablettes, les consoles de jeux et les téléviseurs connectés. Leur taille compacte permet d'intégrer davantage de fonctionnalités dans des boîtiers plus compacts. Ces cartes offrent un traitement rapide des données, une excellente intégrité du signal et une faible consommation d'énergie.
• Équipement médical - Dans les systèmes médicaux, la précision et la fiabilité sont essentielles. Les circuits imprimés CMS sont utilisés dans les stimulateurs cardiaques, les équipements d'imagerie et les moniteurs de surveillance des patients. Ils doivent répondre à des normes strictes de propreté et de taux de défaillance. Certains sont conçus pour un usage interne ; la biocompatibilité et la stabilité à long terme sont donc essentielles.
• Applications militaires – Les assemblages CMS de qualité militaire doivent résister à des conditions extrêmes. On les retrouve notamment dans les outils de communication, les systèmes radar, le guidage de missiles et la surveillance des menaces. Ces cartes doivent résister aux chocs, aux vibrations et aux fortes charges thermiques. Elles contribuent à garantir le bon fonctionnement des systèmes critiques.
• LED – Les circuits imprimés CMS sont idéaux pour l'éclairage LED. Ils gèrent efficacement la chaleur et offrent une conception compacte. On les retrouve souvent dans les écrans, les panneaux d'éclairage et les systèmes d'affichage. Les cartes à dos en aluminium sont courantes dans ce domaine, ce qui favorise le transfert de chaleur loin de la diode pour une durée de vie et des performances accrues.
• Aéronautique – Les conceptions aérospatiales nécessitent des circuits imprimés légers, haute densité et extrêmement fiables. Les cartes CMS sont utilisées dans les commandes d'avion, les systèmes satellites et la navigation spatiale. Ces assemblages résistent à des températures et des pressions extrêmes tout en préservant l'intégrité du signal.