2 novembre 2023

Choses de base que vous devez savoir sur le processus d'assemblage des PCB

Choses de base que vous devez savoir sur le processus d'assemblage des PCB

Le processus d'assemblage de PCB ou de circuits imprimés comprend diverses étapes, directives et règles qui doivent être suivies pour obtenir à la fin un produit précis et entièrement fonctionnel. Cependant, pour atteindre cet objectif, les assembleurs de PCB utilisent des phénomènes de refroidissement et de chauffage contrôlés et des modèles d'écran pour réguler le placement des composants. composants électriques

Les assembleurs doivent choisir la bonne technologie pour assembler le circuit imprimé en fonction du type de composant. Toutes les pièces et pièces doivent s'aligner correctement à l'endroit désigné. De plus, tout léger déplacement du composant peut entraîner un dysfonctionnement. Pour comprendre les étapes initiales, reportez-vous à Qu’est-ce que la fabrication de PCB ?.

Comment fonctionne l'assemblage de PCB ?

Assemblage PCB (circuit imprimé) est le processus de rassemblement des pièces cruciales du PCB. Cela a conduit au développement d’appareils électroniques commerciaux et d’appareils électroménagers. La première étape de l'assemblage PCB est la fabrication. Il s'agit de graver les traces de cuivre et les plots à la surface du substrat. Après cela, les techniciens commencent par l’assemblage proprement dit du PCB. Si vous concevez votre propre PCB, vous trouverez peut-être Comment concevoir une disposition de PCB utile.

Pâte à braser est important pour ce processus, et il utilise un pochoir. Une soudure est composée de différents granulés de soudure et flux de soudure. Il ajoute à la résistance du mélange de soudure et adhère aux composants du PCB. Il est également crucial de placer soigneusement les pièces du PCB sur la carte et de les positionner aux bons endroits lors du soudage. Cela s'effectue à l'aide de machines pick-and-place qui sont très précises et rapides dans ce travail. 

Une fois que les machines ont positionné toutes les pièces du PCB, il est temps de passer au PCB via un processus de refusion. Normalement, un four à refusion est utilisé à cet effet. 

Le but est de chauffer complètement le PCB ainsi que ses composants. La pâte à souder fondra sous l’effet de la chaleur puis se solidifiera. Il établira des liens solides entre les composants du PCB et la surface des PCB, ce qui ajoutera à la qualité des performances du PCB. L'étape suivante consiste à inspecter les PCB et à vérifier s'il y a des défauts ou non. Il existe différentes méthodes d'inspection des PCB disponibles à cet égard. L’AOI est une technique courante. Apprenez-en davantage sur les machines utilisées dans ce processus en lisant Guide d'inspection optique automatisée (AOI).

L'inspection manuelle est également utilisée par différents fabricants de PCB, ce qui permet d'identifier d'éventuelles erreurs dans les PCB avant de les expédier. Après inspection, ces PCB subissent des procédures d'amélioration supplémentaires telles que l'enrobage et le revêtement conforme. Ces étapes supplémentaires sont importantes pour rendre les PCB immunisés contre les dommages environnementaux négatifs et les éventuels impacts négatifs. En savoir plus sur comment identifier les composants sur les cartes de circuits imprimés.

De cette façon, les fabricants rendent les PCB durables et plus fiables à long terme. La dernière étape consiste à tester les PCB pour voir s’ils peuvent fonctionner correctement dans des circonstances défavorables ou non. Les tests fonctionnels, les tests d'analyse et les tests en circuit sont quelques exemples courants. 

Types d'assemblage de PCB et termes

Les fabricants de produits électroniques sont susceptibles de faire face à de nombreux défis lors du développement de leurs prototypes. À mesure que la technologie progresse, le besoin de développer un prototype de haute qualité augmente également. 

Par conséquent, il existe plusieurs approches techniques qui rendent le processus d’assemblage des PCB beaucoup plus facile et efficace. Pour comprendre le phénomène de l'assemblage de PCB, vous devez vous plonger dans les technologies suivantes qui jouent un rôle essentiel dans le processus d'assemblage de PCB.

Gros plan du processus d'assemblage SMT sur PCB
  • Assemblée CMS

Ce type d'assemblage représente un processus d'assemblage incorporant les composants électriques sur la surface de la carte directement à l'aide de pâte à souder. Pour un aperçu approfondi de la technologie de montage en surface, consultez Assemblée CMS.

  • Assemblage mécanique

Ce processus permet d'assembler des composants électriques de PCB sur des chaînes de production ou d'assemblage. De plus, il représente également tous les produits et composants assemblés qui ont été fabriqués de cette manière. En termes simples, cela indique le phénomène d’assemblage de pièces pour remplir une certaine fonction.

Réseau à billes sur un circuit imprimé
  • Assemblage BGA

L'assemblage BGA fait référence à un boîtier à montage en surface. Ce processus utilise des circuits intégrés et des broches. De plus, BGA permet l'utilisation de PCB HDI à un prix abordable, ce qui en fait la meilleure option pour assembler des composants électriques sur les surfaces des cartes avec le plus grand soin et précision. Découvrez-en davantage sur le BGA et son rôle dans les PCB multicouches dans notre Guide complet sur les PCB multicouches.

  • Assemblage de câbles

L'assemblage de câbles implique un processus consistant à rassembler autant de câbles en un seul groupe. Les assemblages de câbles ont la capacité de transmettre de l'énergie. Cette caractéristique exquise de l’assemblage de câbles lui permet de transmettre des signaux et de l’alimentation à tous les niveaux. De plus, l'utilisation d'un groupe de câbles assemblés permet également une maintenance et des remplacements faciles par rapport à un seul câble. Pour comprendre les composants impliqués dans les assemblages de câbles, visitez Composants de circuits imprimés électroniques.

  • Assemblage horizontal axial

Des fils axiaux sortent de chaque extrémité des composants en forme de boîte ou cylindriques. Le groupe de câbles axiaux a la même forme que les cavaliers. Ces axes sont principalement utilisés dans les PCB à espace réduit. De plus, l'assemblage horizontal axial comporte deux types de réglages distincts, qui impliquent un SMT et un PTH à angle droit. Dans ces contextes, les fils proviennent de l’autre extrémité (opposée) des composants électroniques.

Assemblage de PCB clé en main terminé avec composants
  • Assemblage clé en main

Clé en main représente un produit prêt à l'emploi qui permet à une personne de l'utiliser juste après l'avoir acheté. Les fabricants et les assembleurs doivent accorder la plus grande attention à chaque élément de l’assemblage et de la fabrication des PCB. Cela inclut également le placement des composants électriques et la fabrication des PCB. Découvrez les solutions clé en main dans Assemblage de PCB clé en main.

  • Assemblage De Radical Vertical

Les assembleurs utilisent ce processus lorsqu'il y a un espace limité à bord, mais que les composants restent encore pour compléter la carte. Ce processus leur permet d'incorporer des composants électriques sous une forme verticale sur la surface du PCB. Les composants sont placés verticalement. Cependant, dans un assemblage vertical radical, les fils proviennent d'un seul côté de l'extrémité du composant.

Gros plan sur le processus d'assemblage de la boîte

Box-build contient une boîte composée d'une cabine fermée et peu espacée remplie de tonnes de fils entièrement incorporés dans un système électromécanique. Les assembleurs utilisent cette boîte pour évaluer les PCB déjà produits. 

  • Soudure sans plomb

Ce type de soudure implique des métaux comme le cuivre, le bismuth, l'antimoine, l'indium, l'étain, le zinc, l'argent, l'étain et quelques autres. La soudure sans plomb, comme son nom l’indique, n’utilise pas de plomb dans le processus de soudure. De plus, la soudure se fait au fer à souder. Lorsque la pointe du fer à souder chauffe, elle peut libérer de la poussière et des fumées dans l'air, ce qui peut s'avérer nocif pour la santé de l'assembleur ainsi que des personnes se trouvant à proximité.

  • Impression 

L'impression de cartes fait référence à un processus de transformation du schéma numérique et de la conception d'un PCB en une feuille de papier brillante. Pour obtenir les meilleurs résultats, l’impression doit être réalisée sur le côté brillant du papier. L'impression joue un rôle essentiel dans l'assemblage des PCB. Cependant, toute petite erreur d’impression peut finalement entraîner un dysfonctionnement ou des dommages au PCB.

  • Système N2

N2, ou azote gazeux, est une molécule chimique. Il n’a ni odeur ni couleur et joue un rôle essentiel dans la production de circuits imprimés. Le système N2 représente l'utilisation de gaz dans la fabrication des PCB, qui comprend la refusion et certaines soudures sélectives. Le N2 a une approche unique pour protéger les problèmes de refusion par convection et d’oxydation.

  • Vernissage

Le vernissage s'applique sur la surface du PCB. L'objectif principal du vernissage est de créer une couche protectrice sur la surface du panneau, qui le protège des dommages et de la corrosion causés par des facteurs externes. En termes simples, le vernissage aide les PCB à résister aux facteurs environnementaux difficiles.

Techniciens testant les PCB dans un laboratoire
  • Essai

Tests de PCB joue un rôle crucial dans la production de PCB. Les tests permettent aux fabricants d’identifier les erreurs et de les corriger au préalable. Ce processus permet aux fabricants d'économiser de l'argent supplémentaire en cas de retouche. De plus, les tests permettent également de détecter les erreurs provoquant un dysfonctionnement des PCB.

  • Emballage

Les PCB ont besoin d'un emballage qui les protège de l'humidité et des bris physiques. Un emballage inadéquat peut endommager la carte et affecter sa fonctionnalité. Cependant, un emballage adéquat est considéré comme vital pour l’intégrité des PCB. Par conséquent, assurez-vous toujours de choisir un fabricant qui livre les PCB dans un emballage approprié.

Étapes du processus d'assemblage des PCB

Le processus d'assemblage des PCB n'est pas considéré comme terminé, indépendamment de plusieurs étapes manuelles et automatiques. Le PCBA commence toujours par l'unité de base d'un PCB.

Étape 1 : Application de la pâte à souder sur le PCB

Application à la machine de pâte à souder sur un pochoir PCB

Tout d’abord, utilisez une unité mécanique pour poser une fine feuille de modèle en acier inoxydable sur la surface de la plaque. Assurez-vous d'étaler uniformément la pâte à souder au bon endroit d'un PCB. 

  • Ingrédients de la pâte à souder

La pâte à souder est un matériau gris composé de minuscules billes de métaux, appelé soudure. Ces mini boules métalliques contiennent du cuivre 0,5%, de l'argent 3% et de l'étain 96,5%. Ensuite, du flux est ajouté à la soudure pour créer de la pâte à souder. Le flux fait référence à une substance chimique qui aide la soudure à fondre et à créer une liaison. La pâte à souder doit être appliquée en quantité adéquate au bon endroit sur la surface de la carte. Pour plus de détails sur les types de pâte à souder et leurs applications, voir Pâte à souder dans la fabrication électronique.

Dans une chaîne d'assemblage industrielle de PCB, des supports mécaniques maintiennent la pâte à souder et le PCB en place. Ensuite, l'applicateur applique la pâte sur la surface droite de la zone. Après cela, la machine verse la boue uniformément sur le modèle. Après le retrait du modèle, la pâte à souder se fixe à l'endroit souhaité. 

Étape 2 : Machine de sélection et de placement

Machine de sélection et de placement automatisée pour les composants SMT

Une fois la soudure terminée, vient l’étape de sélection et de placement des composants électriques sur la carte. Un robot pick-and-place place l'assemblage CMS ou à montage en surface sur le PCB fini. Les CMS aident à placer principalement des composants électriques sans connecteur sur les PCB.

Avant, cette étape était réalisée manuellement à l’aide de forceps. L'assembleur a choisi et placé chaque composant électrique manuellement. Or, aujourd’hui, les industriels n’ont besoin que d’un robot pour accomplir cette tâche automatiquement. De plus, le placement des composants nécessite la plus grande précision. Par conséquent, ce changement est nécessaire à la fois par le fabricant et par le PCB.

  • Technologie de montage en surface

Le dispositif SMT démarre le processus de prélèvement et de placement à l'aide de pinces à vide. La pince récupère le PCB et le place à l'intérieur de la station. Là, le robot commence à appliquer du SMT sur la surface du PCB. Ces composants électriques sont placés sur la pâte à souder dans la position prédéfinie.

Étape 3 : Solidifier la pâte à souder

Pâte à souder se solidifiant sur PCB pendant la refusion

Pour une incorporation ferme des composants électriques, pâte à braser doit passer par un processus de refusion pour maintenir les composants à leur place plus longtemps. 

Après le processus de placement, le PCB est ensuite transféré sur la bande transporteuse. Cette courroie traverse un long four de refusion, qui contient un certain nombre de réchauffeurs. Lorsque le PCB passe à travers ces radiateurs, ils le chauffent lentement jusqu'à 250 degrés, ce qui fait fondre la soudure. Des techniques détaillées peuvent être trouvées dans Soudure de circuits imprimés.

  • Soudure par refusion

Après avoir fondu la soudure, le PCB passe dans un grand four. Au fur et à mesure que le PCB traverse plusieurs systèmes de refroidissement, la matière fondue commence à refroidir, ce qui solidifie la soudure et crée un joint de soudure. Cela génère un joint ferme et permanent, qui est utilisé pour joindre le PCB et le SMD. 

De nombreux PCBA nécessitent une attention particulière lors de la refusion du brasage, en particulier pour l'assemblage de PCB double face. Ce type d'assemblage nécessite particulièrement un modelage et une soudure par refusion des deux faces séparément. Cependant, le côté de la carte contenant le moins de composants est modélisé, placé, puis redistribué en premier ; puis, il passe au deuxième côté.

Étape 4 : Vérifiez l'assemblage du PCB

Technicien-inspectant-l'assemblage-de-PCB-sous-microscope

Après l'achèvement de la troisième étape, le soudage des composants électroniques montés, vient ensuite l'étape d'inspection du PCB. La carte doit passer par plusieurs analyses et tests qui décrivent sa fonctionnalité. Cependant, l'inspection de contrôle qualité des PCBA comprend :

  • Inspection manuelle

Un concepteur effectue une analyse visuelle en direct pour confirmer la qualité du PCB, appelée inspection manuelle.

  • Inspection optique automatique

Ce type d'inspection est considéré comme le plus approprié pour les PCBA de masse. AOI signifie Inspection Optique Automatisée. Cette approche de test utilise des détecteurs de caméra haute puissance qui visualisent les joints de soudure sous des angles distincts. Découvrez les méthodes d'inspection comme l'AOI dans Qu'est-ce que l'inspection optique automatisée (AOI) dans les PCB.

  • Inspection aux rayons X

Cette inspection implique une analyse approfondie en repérant les problèmes dans les couches de PCB.

Étape 5 : Insérez le composant à trou traversant plaqué

Insertion d'un composant traversant plaqué dans le PCB

La sélection du type de soudure repose uniquement sur le type de carte. Les assembleurs utilisent également d’autres approches pour le soudage. Outre les composants SMT, ils utilisent l'assemblage PTS.

Un PTH fait référence à un type de trou plaqué dans le PCB tout au long du circuit. Ces trous sont utilisés pour faire passer les signaux d'un bord à l'autre du PCB. Dans de tels scénarios, la pâte à braser ne convient pas car elle risque de traverser les espaces et de ne laisser aucune possibilité d’adhésion. De plus, PTH a besoin d’une méthode de soudage plus professionnelle. 

  • Soudure manuelle

Cela implique l'insertion manuelle de fils à travers des trous.

  • Soudure à la vague

Le brasage à la vague diffère du brasage manuel. Il s'agit d'une approche automatisée qui utilise du fondu pour percer des trous dans la carte du PCB.

Effectuer une inspection finale

Une fois le soudage terminé, il reste la dernière étape, qui implique l'analyse fonctionnelle et les tests du PCB. Les fabricants exécutent des signaux analogiques et de l'alimentation pour tester les caractéristiques électriques du PCB. Si un PCB présente des fluctuations dans le transfert des signaux pendant l'inspection, il présente alors des défauts. Pour une raison quelconque, si l’inspection échoue, le fabricant doit recommencer l’ensemble du processus.

Les tests jouent un rôle crucial dans l'ensemble du processus d'assemblage du PCB, car ils permettront de savoir si le PCB fonctionne correctement ou non. 

Processus d'assemblage de PCB - Inspection et tests

Nous ne pouvons nier le fait que l’inspection des PCB s’avère non seulement efficace mais aussi sûre pour les utilisateurs. Les PCB entièrement inspectés offrent plus de protection et durent plus longtemps. 

Les fournisseurs de PCB utilisent différentes méthodes d'inspection pour garantir que les PCB sont au bon endroit. Par conséquent, il est crucial que les marques de PCB des détaillants analysent complètement les PCB et voient s'ils présentent ou non des défauts. 

Technicien-examinant-un-PCB-avec-une-machine-à-rayons-X

Les méthodes courantes à cet égard sont l’inspection aux rayons X et l’inspection manuelle pour un contrôle qualité intense des PCB. Gardez une chose à l’esprit : ces méthodes varient en fonction de votre budget ; il sera donc crucial de déterminer leur budget à l’avance. 

  1. L'inspection aux rayons X est courante, et de nombreux fournisseurs se le permettent également, ce qui permet d'analyser en profondeur les défauts des PCB. 
  2. L’inspection manuelle est la méthode la plus abordable et ne nécessite aucun équipement avancé. 
  3. L'AOI est une autre option à privilégier, qui vérifie avec précision les PCB et identifie les défauts cachés, ce qui améliore finalement leur qualité pour une utilisation à long terme. 

Conclusion

En fin de compte, vous devez compter sur des PCB de qualité industrielle pour vos opérations. Les PCB défectueux sont non seulement dangereux, mais s’avèrent également moins durables en cas de dépendance à long terme. 

Pour cette raison, nous vous invitons à vérifier vous-même nos PCB une fois et à décider ensuite si une collaboration avec nous vous sera bénéfique ou non. Nous savons que votre investissement est important et nos PCB répondent pleinement à vos besoins et exigences. 

Article rédigé par Alice Lee