L'application et les tendances futures de la technologie de montage de surface (SMT) dans la fabrication de PCB

La technologie de montage en surface (SMT), en tant que processus central de la fabrication électronique moderne, a complètement changé les limites de la technologie de montage traversant (THT). En montant directement des composants électroniques sans broches ou avec des broches courtes sur la surface des cartes de circuits imprimés (PCB), la SMT permet une haute densité, des performances élevées et la miniaturisation des produits électroniques. Cet article analysera de manière exhaustive l'application de la SMT dans la fabrication de PCB, en abordant des aspects tels que le flux de processus, les avantages techniques, les défis et les tendances futures.

Le processus central de la SMT comprend des étapes telles que la préparation des matériaux, l'impression de la pâte à souder, le montage des composants, la soudure par refusion et l'inspection et la réparation, qui peuvent être spécifiquement divisées en les liens clés suivants :

1. Pâte à souder sérigraphiée

   Utilisez un treillis en acier et une machine de sérigraphie pour imprimer avec précision la pâte à souder sur les pastilles du PCB. L'uniformité de la pâte à souder affecte directement la qualité de la soudure. Il est nécessaire de garantir l'absence d'impression manquée ou d'adhérence grâce à l'inspection optique (SPI) 136.

2. Montage des composants

   La machine de placement de la technologie de montage en surface (SMT) place les composants de montage en surface (CMS) à l'emplacement de la pâte à souder grâce à un système de vision et un bras mécanique de haute précision. Pour les cartes double face, il est nécessaire de distinguer les faces A et B, et différentes pâtes à souder à point de fusion ou adhésifs rouges peuvent être utilisés pour la fixation 35.

3. Soudure par refusion

   Dans le four de soudure par refusion, la pâte à souder forme des joints de soudure après le préchauffage, la fusion et le refroidissement. Le contrôle précis de la courbe de température est la clé pour éviter les fausses soudures ou les dommages thermiques aux composants. 68

4. Inspection et réparation

   La qualité de la soudure est inspectée au moyen d'une inspection optique automatique (AOI), d'une inspection aux rayons X, etc., et les points de soudure défectueux sont réparés. Les circuits complexes nécessitent toujours des tests fonctionnels pour garantir la fiabilité 68.

Pour le processus d'assemblage mixte (SMT combiné avec des composants traversants), la soudure à la vague ou la soudure manuelle doivent être combinées, comme le montage en surface d'abord, puis le traversant, ou une combinaison de soudure par refusion double face et de soudure à la vague. 69

La popularité de la SMT découle de ses avantages globaux à de nombreux égards :

• Miniaturisation et haute densité

  Le volume des composants CMS est 60 % plus petit que celui des composants traversants, et leur poids est réduit de 75 %, ce qui augmente considérablement la densité de routage des PCB. Ils prennent en charge le montage double face et réduisent le besoin de perçage 2410.

• Caractéristiques haute fréquence et fiabilité

  La conception à broches courtes réduit l'inductance et la capacité parasites et améliore l'efficacité de la transmission du signal. Le taux de réussite des joints de soudure est élevé, la performance anti-vibration est forte et le temps moyen entre les pannes (MTBF) est considérablement prolongé de 27.

• Rentabilité

  Réduire le nombre de couches et la surface des PCB pour réduire les coûts de matériaux et de transport ; La production automatisée réduit la main-d'œuvre, et le coût global peut être réduit de 30 % à 50 %410.

• Efficacité de fabrication

  Le processus entièrement automatisé (tel que la machine de placement s'adaptant à plusieurs composants) raccourcit le temps de préparation de la production et prend en charge une production à haut rendement en grandes quantités.

Malgré ses avantages importants, la SMT présente encore les limitations techniques suivantes :

• Tolérance aux contraintes mécaniques

  La taille des joints de soudure est relativement petite et sujette à des défaillances dans les environnements de branchement et de débranchement fréquents ou de fortes vibrations. Il est nécessaire de renforcer la connexion 710 en combinaison avec la technologie traversante.

• Limitations de la haute puissance et de la dissipation thermique

  Les composants haute puissance (tels que les transformateurs) ont des exigences élevées en matière de dissipation thermique et doivent généralement utiliser des conceptions traversantes en combinaison, ce qui augmente la complexité du processus de 79.

• Complexité du traitement

  Les exigences de précision d'alignement intercouches pour les PCB multicouches sont élevées. Si un écart d'alignement se produit, cela peut entraîner un décalage des composants et augmenter le taux de reprise de 9 %.

• Intégration et miniaturisation supérieures

  Avec la popularité des boîtiers 01005 et des composants encore plus petits, la SMT stimulera la miniaturisation des produits électroniques, tout en relevant les défis de l'impression de la pâte à souder et de la précision de montage 810.

• Technologie de détection intelligente

  L'intelligence artificielle et l'apprentissage automatique amélioreront la capacité de reconnaissance des défauts des systèmes AOI, réduiront l'intervention manuelle et amélioreront l'efficacité de la détection.

• Technologie de fabrication hybride

  La combinaison de la SMT, de la technologie traversante et de l'impression 3D peut répondre aux exigences de haute puissance et de structures complexes, telles que la conception de cartes de circuits hybrides dans l'électronique automobile 79.

• Fabrication écologique

  La promotion de la soudure sans plomb et des processus de soudure à basse température répond aux exigences de protection de l'environnement tout en réduisant la consommation d'énergie de 8 %.

La technologie SMT, avec son efficacité, sa haute fiabilité et ses avantages en termes de coûts, est devenue la pierre angulaire de l'industrie de la fabrication électronique. Malgré les défis tels que la résistance mécanique et la dissipation thermique, la SMT continuera de mener les produits électroniques vers des performances supérieures et une taille plus petite grâce à l'innovation technologique et à l'optimisation des processus. À l'avenir, l'intelligence et l'écologie seront ses principales orientations d'évolution, fournissant un soutien technique essentiel aux domaines émergents tels que la 5G et l'Internet des objets.