La technologie de montage en surface stimule la croissance de l'électronique miniaturisée

Alors que les appareils électroniques continuent de se rétrécir tout en augmentant leurs performances, l'agencement des composants sur les circuits imprimés est confronté à des défis sans précédent.Vous êtes-vous déjà demandé comment ces emballés densémentLa réponse réside dans un procédé sophistiqué appelé technologie de montage de surface (SMT).Cette méthode est non seulement une pierre angulaire de la fabrication d'électronique moderne mais aussi une force motrice derrière la miniaturisation en cours, une conception légère et des performances améliorées des produits électroniques.

La technologie de montage de surface (SMT), connue à l'origine sous le nom de montage plan, est une méthode permettant de fixer directement des composants électroniques à la surface des circuits imprimés (PCB).Les composants installés de cette façon sont appelés dispositifs de montage en surface (SMD).Dans la fabrication d'électronique moderne, la SMT a largement remplacé la technologie traditionnelle des trous à travers en raison de sa capacité à permettre une production hautement automatisée.réduire les coûts tout en améliorant la qualité des produitsEn outre, le SMT permet de monter plus de composants sur une surface donnée du substrat.

Cependant, la technologie des trous n'a pas complètement disparu. Certains composants ne sont pas adaptés au montage en surface, comme les grands transformateurs et les semi-conducteurs de puissance avec dissipateurs de chaleur.utilise toujours le montage à travers le trouIl est courant de voir les deux SMT et les technologies de trou utilisé sur le même circuit imprimé.

Comparés aux composants à trous traditionnels, les composants SMT sont généralement plus petits, avec des conduites réduites ou pas du tout.les contacts plats, des matrices de grille à billes (BGAs) ou des bornes situées sur le corps du composant.

La SMT est née dans les années 60 mais n'a atteint 10% de part de marché qu'en 1986.la grande majorité des assemblages de circuits imprimés électroniques de haute technologie utilisaient des dispositifs de montage en surfaceIBM a joué un rôle de pionnier dans le développement de cette technologie, démontrant pour la première fois l'approche de conception en 1960 sur un petit ordinateur.plus tard, l'implémentation dans l'ordinateur numérique du véhicule de lancement utilisé dans les fusées Saturn IB et Saturn V pour le guidage pendant le vol.

Différents termes sont utilisés dans la fabrication SMT pour décrire les composants, les techniques et les machines:

Les PCB présentent des plaquettes de cuivre plates, généralement en plomb d'étain, argentées ou plaquées d'or, sans trous aux endroits où les composants sont placés.Le processus commence par l'application de pâte de soudure (un mélange collant de flux et de minuscules particules de soudure) à tous les tampons à l'aide d'un pochoir en acier ou en nickel par sérigraphieEn outre, les imprimantes à jet similaires aux imprimantes à jet d'encre peuvent déposer de la pâte de soudure.

Après application de la pâte, la planche est transférée à une machine de pick-and-place où les composants - généralement fournis sur des rouleaux de papier / bande plastique, des tubes en plastique,ou des plateaux antistatiques pour les grands circuits intégrés - sont positionnés avec précisionDes machines à commande numérique récupèrent les composants des chargeurs et les placent sur le PCB.

La planche entre ensuite dans un four de reflux, passant d'abord par une zone de préchauffage pour augmenter progressivement les températures uniformément et prévenir les chocs thermiques.les températures deviennent suffisamment élevées pour faire fondre les particules de soudureLa tension de surface de la soudure fondue aide à aligner correctement les composants si la géométrie de la plaque est correctement conçue.

Les méthodes de reflux comprennent les lampes infrarouges (reflux infrarouge), la convection des gaz chauds et le reflux de la phase de vapeur à l'aide de liquides fluorocarbures spéciaux à haute ébullition.Ce dernier a retrouvé sa popularité avec des réglementations sans plomb exigeant un contrôle plus strict des procédésEn 2008, le soudage par convection à l'air standard ou à l'azote était le plus répandu.

Pour les planches à double face, l'impression, le placement et le reflux sont répétés à l'aide de pâte de soudure ou d'adhésif.La soudure par ondes nécessite de l'adhésif pour empêcher le déplacement des composants lors de la fusion de la pâte de soudure.

Après le soudage, les planches peuvent être nettoyées pour éliminer les résidus de flux et les boules de soudage errantes qui pourraient causer des courts-circuits.ou des solvants à faible point d'éblouissement (comme le limonène dérivé des agrumes)Cependant, la plupart des assemblages utilisent maintenant des procédés "non propres" où des résidus de flux bénins restent,réduire les coûts et accélérer la productionLe nettoyage reste recommandé pour les applications à haute fréquence (supérieures à 1 GHz) ou pour améliorer l'adhérence du revêtement.

Les tendances de l'industrie recommandent une évaluation minutieuse des procédés non propres, car les résidus piégés sous les composants ou les boucliers peuvent affecter la résistance à l'isolation de surface (SIR), en particulier sur les panneaux à haute densité.

Certaines normes (comme l'IPC) imposent un nettoyage indépendamment du type de flux de soudure pour assurer une propreté complète du panneau.Tous les fabricants ne respectent pas les normes IPC, en particulier pour les produits à faible coût.

Inspection visuelle finale des composants manquants ou mal alignés et des ponts de soudure, avec correction des erreurs par des postes de retraitement.Les cartes passent ensuite à des essais (en circuit et/ou fonctionnels) pour vérifier le bon fonctionnementLes systèmes d'inspection optique automatisée (AOI) se sont révélés précieux pour l'amélioration de la qualité.

• Montage automatisé plus rapide:Certaines machines de placement dépassent 136.000 pièces par heure.
• Densité de composants plus élevée:Plus de composants par unité de surface avec une connectivité accrue
• Montage à double face:Les composants peuvent remplir les deux côtés de la planche
• Densité de connexion accrue:L'absence de trous permet plus d'espace de routage sur les couches intérieures/arrières
• Auto-alignement:La tension de surface de la soudure fondue corrige les erreurs de placement mineures
• Performance mécanique améliorée:Meilleure résistance aux chocs/vibrations due à la réduction de la masse et des effets de contrepoids
• Résistance/inductance inférieure:Réduction des effets indésirables des RF et comportement plus prévisible à haute fréquence
• Performance EMC améliorée:Des boucles de rayonnement plus petites et une inductance en plomb réduisent les émissions
• Moins de trous forés:Réduit les opérations de forage longues et coûteuses
• Moins de coûts de production:Réduction des coûts d'installation initiale et des frais de composants pour la fabrication à grande échelle
• Composants plus petits:Les pièces SMT sont généralement plus compactes que les équivalents perforés

• Ne convient pas pour les connexions à haute tension:Les composants soumis à des contraintes mécaniques fréquentes (comme les connecteurs fréquemment connectés) peuvent nécessiter des méthodes de montage supplémentaires.
• Risques liés à la mise en conserve de composés:Le cycle thermique des encapsulants peut endommager les joints de soudure SMD
• Difficultés de manipulation manuelle:La fabrication et la réparation de prototypes nécessitent des opérateurs qualifiés et des outils spécialisés en raison de la petite taille des composants et de la finesse de la hauteur.
• Incompatibilité des prises:Beaucoup d'emballages SMD ne peuvent pas utiliser de prises pour un remplacement/une modification facile
• Limites du pain:Les SMD ne fonctionnent pas directement avec des panneaux de recharge, nécessitant des PCB personnalisés ou des supports d'adaptateur
• Problèmes de fiabilité:Les avancées en matière de haute précision créent des joints de soudure plus petits avec des problèmes potentiels de vidange
• Défis d'identification:Les zones de marquage plus petites rendent les valeurs/codes des composants plus difficiles à lire sans grossissement

Les composants défectueux montés sur la surface peuvent être réparés à l'aide de soudures (pour certaines connexions) ou de systèmes de retraitement sans contact.Ces derniers sont généralement préférés, car le travail SMD avec des fers nécessite une compétence importante..

Le retravail implique généralement:

1. Loter et retirer le composant
2. Le soldeur résiduel de nettoyage (pour certains composants)
3. Appliquer une pâte de soudure fraîche (en dispensant ou en trempant)
4. Placement de nouveaux composants et reflux

Le retrait en série de composants identiques nécessite un équipement spécialisé, en particulier lorsqu'il est découvert tard dans le cycle de vie du produit.

Utilise des ondes infrarouges longues, moyennes ou courtes pour le chauffage.

Les avantages:Installation simple; pas besoin d'air comprimé; chauffage uniforme; contrôle précis de la température; documentation du processus

Les inconvénients:Requiert un blindage des composants à proximité; la température de surface varie en fonction de la réflectivité; pertes par convection

Transfert de chaleur par air chauffé ou gaz inerte (azote).

Les avantages:Capacité de commutation des gaz; fiabilité élevée avec des buses appropriées; refroidissement rapide

Les inconvénients:Réaction thermique lente; buses coûteuses sur mesure; dommages potentiels aux composants dus à la turbulence; mesure de la température difficile

Combinez l'IR à ondes moyennes avec de l'air chaud.

Les avantages:Combine les avantages des deux méthodes; gère les composants de grande taille ou de forme étrange; contrôle de la température excellent

Les inconvénients:Il faut toujours protéger les composants.

Les composants de montage de surface sont généralement plus petits que les pièces au plomb et conçus pour la manutention des machines.les plus petites tailles disponibles après 0201 incluent 01005, 008005, 008004, 008003 et 006003.

Résistants:Les résistances SMD à 5% de tolérance utilisent des codes à trois chiffres (deux chiffres significatifs, un multiplicateur).

Les condensateurs:Les produits non électrolytiques manquent souvent de marquages, ce qui nécessite une mesure après leur retrait.

Les inducteurs:Des unités plus petites apparaissent sous forme de perles de ferrite, tandis que des types de fil de fer plus grands peuvent afficher des valeurs (par exemple, "330" pour 33μH).

Les semi-conducteurs:Les diodes et les transistors utilisent des codes à deux ou trois symboles qui varient selon le fabricant et l'emballage.

Les circuits intégrésLes emballages plus volumineux comportent généralement des numéros de pièces complets, y compris les préfixes ou les logos du fabricant.