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Introduction
Le CMS (montage en surface) est une technologie de pointe désormais utilisée dans la fabrication électronique. Il contribue à optimiser les performances et l'efficacité des produits. Cette technologie permet aux fabricants d'équipements d'origine (FEO) de produire des produits hautement fiables tout en réduisant les coûts. Lisez la suite pour découvrir comment l'assemblage CMS de circuits imprimés peut vous aider à réduire vos coûts tout en préservant la qualité de vos produits.
Comment les étapes du processus d'assemblage CMS PCB influencent-elles le coût ?
Le principal atout de l'assemblage CMS réside dans sa fiabilité. Toutefois, en tant que fabricant d'équipement d'origine (OEM), il est impossible d'ignorer le coût. Dans le secteur de la fabrication électronique, une modification, même minime, d'un produit peut impacter directement les coûts de production. C'est là que la technologie CMS se révèle particulièrement avantageuse.
Pour comprendre comment cette technologie montée en surface contribue à réduire les coûts sans affecter la qualité et les performances du produit, vous devez comprendre le processus d'assemblage CMS complet.
Le processus d'assemblage SMT comprend principalement les étapes suivantes :
- Impression de pâte à souder
- Inspection de la pâte à souder (SPI)
- Montage de la puce
- Inspection visuelle et placement manuel
- Soudage par refusion
- AOI (inspection optique automatisée)
- Inspection aux rayons X (AXI)
- Test en circuit (ICT) et test fonctionnel
Une fois que vous aurez compris ces étapes, vous serez en mesure de contrôler la qualité, de réduire les déchets et d’économiser les coûts de production tout en améliorant l’efficacité globale.
Étape 1 : Impression de la pâte à souder
Le processus d'assemblage CMS commence par l'impression de la pâte à braser. Cette étape consiste à appliquer la pâte à braser sur les pastilles où seront soudés les composants du circuit imprimé. Attention cependant à appliquer la quantité de pâte nécessaire.
Concernant la qualité de la pâte à braser, trois éléments déterminent la qualité :
- État de la pâte à souder
- Angle de raclage
- Vitesse de grattage
Vous ne pouvez pas obtenir de circuits imprimés de haute qualité sans une utilisation appropriée de pâte à braser. La pâte à braser se conserve généralement au réfrigérateur à basse température. Avant utilisation, laissez-la revenir à température ambiante. De plus, vous devez utiliser la pâte à braser non recouverte dans les deux heures.
De plus, vous devez également définir les paramètres de l'imprimante à pâte à souder, tels que la vitesse et l'angle de raclage. Ces deux paramètres jouent un rôle crucial dans le choix de la quantité de pâte à appliquer sur la pastille.
Étape 2 : Inspection de la pâte à souder (SPI)
Lors du processus de CMS de PCB, l'inspection de la pâte à braser (SPI) est effectuée pour détecter tout défaut potentiel en amont. Détecter les défauts à temps, avant la production en série ou l'assemblage, permet automatiquement de réaliser des économies.
L'assemblage SPI n'est pas une étape obligatoire de l'assemblage CMS, mais elle offre des avantages évidents. Elle contribue à améliorer la qualité des produits et à réduire les coûts de fabrication.
La plupart des défauts CMS surviennent lors de l'impression de la pâte à braser. C'est pourquoi l'inspection SPI est effectuée après. Détecter une erreur tôt permet d'éviter des problèmes plus graves et, in fine, de réduire le risque de défauts lors des étapes d'assemblage suivantes.
Les machines à l'aide desquelles le SPI est réalisé ont généralement deux types de fonctionnalités intégrées :
- 2D
- 3D
En général, la 3D fournit des résultats plus précis et plus fiables que les machines SPI 2D.
Étape 3 : Montage de la puce
Le montage des puces est une autre étape importante du processus d'assemblage CMS. Il est généralement réalisé à l'aide de machines de montage de puces. Ces machines sont de différents types, chacune variant en termes de vitesse et de capacité de montage.
Les machines de montage de puces à grande vitesse sont généralement utilisées pour le montage de petits composants. Lors du montage, elles garantissent une adhérence optimale de chaque composant à la pâte à braser sur la surface du plot.
Cependant, pour les composants de grande taille (par exemple, circuits intégrés, BGA, connecteurs, etc.), des machines de montage de puces multifonctions sont utilisées. Ces machines fonctionnent généralement à une vitesse inférieure à celle des machines simples utilisées pour les petits composants.
L'utilisation d'un monteur haute vitesse accélère le travail de la machine. En revanche, l'utilisation d'une pièce volumineuse ralentit le travail.
L'alignement est essentiel pour un composant de grande taille. Il faut consacrer du temps à l'alignement des gros composants avant le montage. C'est pourquoi les monteurs multifonctions sont plus lents que les machines à grande vitesse.
Étape 4 : Inspection visuelle et placement manuel
Après le montage des puces, l'étape suivante est l'inspection visuelle. Considérez cette étape comme indispensable. Elle vous permettra de vous assurer que la soudure par refusion de vos circuits imprimés est exempte de défauts tels que :
- Composants égarés
- Parties manquantes
Une autre raison pour laquelle cette inspection est nécessaire est qu'après le soudage par refusion, les défauts des composants sont plus difficiles à détecter, car ils sont solidement fixés au circuit imprimé. De plus, après la refusion, le défaut reste identique, ce qui rend sa correction difficile.
Les défauts de soudure réduisent la fiabilité du produit et augmentent vos coûts de production. Une inspection visuelle permet donc de limiter l'augmentation des coûts de production.
De plus, au cours de cette étape, vous devez également placer manuellement certains composants sur la carte qui ne peuvent pas être placés à l'aide de machines de montage de puces, tels que les composants DIP.
Étape 5: Soudage par refusion
En brasage par refusion , on fait fondre la pâte à braser pour créer des connexions IMC (composés intermétalliques), qui servent à relier les broches des composants à la carte de circuit imprimé. Le brasage par refusion nécessite de respecter un profil de température précis :
- Préchauffage
- Hausse de température
- Refoulement
- Refroidissement
A titre d'exemple:
La pâte à braser sans plomb SAC305 fond à environ 217 °C. Pour une fusion optimale, réglez la température de surchauffe au-dessus de 217 °C. De nombreux composants ne résistent pas à des températures supérieures.
Assurez-vous donc que la température du four est inférieure à 250 °C, sinon les composants risquent d'être endommagés. Le profil de température défini pour le soudage par refusion a un impact direct sur la qualité de la soudure et le coût global.
Étape 6 : Inspection optique automatisée (AOI)
Si vous avez terminé les étapes de soudure par refusion, cela signifie que les composants sont désormais fixés sur le circuit imprimé. À ce stade, vous avez terminé toutes les étapes essentielles de l'assemblage CMS.
Cependant, quelle que soit la manière dont tous les composants sont assemblés, ils ne peuvent être intégrés au produit final avant d'avoir subi une inspection AOI . Cette inspection permet de détecter des défauts tels que :
- Pierre tombale
- Par la tranche
- Parties manquantes
- Déplacement
- Mauvaise orientation
- Combler
- Pastilles de soudure vides
Ce processus garantit que votre carte assemblée fonctionne de manière sûre et fiable.
Étape 7 : Inspection automatisée par rayons X (AXI)
L'inspection par rayons X complète l'inspection optique automatisée. Elle vous aidera à repérer plus clairement les défauts que vous auriez pu manquer jusqu'à présent. L'AXI n'est pas toujours nécessaire après un brasage par refusion, mais ce test vous permettra d'obtenir des cartes de meilleure qualité et de réduire les coûts, susceptibles d'augmenter à l'avenir en raison de défauts manqués.
De plus, de nombreux équipementiers exigent un contrôle par rayons X pour une efficacité et une fiabilité accrues. Ainsi, l'utilisation de l'AXI vous permet de répondre aux normes strictes attendues par les équipementiers et d'améliorer les performances globales de vos produits.
Étape 8 : Test en circuit (ICT) et test fonctionnel
La dernière étape consiste à effectuer un test en circuit (ICT) ou test fonctionnel, dont le but principal est de vérifier l'absence de circuits ouverts et de courts-circuits. Ce test mesure la résistance, la capacité et l'inductance afin de détecter les défauts des composants. L'ICT garantit le bon fonctionnement des composants après le brasage par refusion.
En revanche, le test fonctionnel complète le test en circuit. Grâce au test en circuit, vous pouvez tester les cartes de circuits imprimés, qu'elles soient assemblées ou nues. Un test fonctionnel est indispensable pour garantir le bon fonctionnement et la qualité des cartes assemblées. C'est là que les tests fonctionnels contribuent à assurer la haute fiabilité de vos produits finaux.
Stratégies de conception SMT pour améliorer la rentabilité des PCBA
Il existe des stratégies spécifiques à suivre lors de la conception de composants CMS pour l'assemblage de circuits imprimés . Le respect de ces stratégies vous aidera à trouver un équilibre entre qualité et coût.
- La première stratégie pour réduire les coûts est de choisir un composant abordable. Assurez-vous qu'il soit fiable, de bonne qualité et disponible dans les dimensions requises. Ainsi, votre processus d'assemblage sera simplifié et votre production plus fluide.
- Lors de la conception de vos composants CMS, privilégiez les empreintes pour montage en surface plutôt que les empreintes traversantes. Ce choix évite les ajustements inutiles et vous permet de gagner du temps en production.
- Une autre bonne stratégie consiste à éviter l'utilisation de fixations, car elles augmentent les coûts d'assemblage. Privilégiez plutôt les CMS avec dissipateurs thermiques pour les circuits intégrés de puissance.
- Planifier le placement de SMD Les composants sont soigneusement regroupés selon leur fonction et le flux de signaux. Cette étape réduit la distance de déplacement des machines d'assemblage et accélère la production.
- Limitez le nombre de types de CMS dans votre conception. Cette étape facilite l'approvisionnement et réduit le besoin d'un système commun de gestion des stocks.
Conclusion
Le procédé CMS PCB permet de réduire les coûts sans compromettre la qualité. En suivant le procédé d'assemblage CMS présenté précédemment, vous pouvez réduire vos coûts de fabrication. Les étapes mentionnées vous aideront à minimiser les déchets et à produire des produits sans erreur, ce qui vous permettra de réduire vos coûts.
