Assemblage de PCB - Comment être plus professionnel

Les cartes de circuits imprimés sont la force motrice derrière une large gamme d'électronique. Vous pouvez les trouver dans des calculatrices simples et des systèmes militaires et satellites avancés. Cependant, savez-vous comment assembler un PCB ? Connaissez-vous les étapes du processus ? Il n'y a pas besoin de s'inquiéter si vous ne le faites pas! Nous avons créé ce guide détaillé sur la nomenclature (BOM) d'un PCB à monter à bord. PCB Assembly pour connaître tout ce dont vous avez besoin sur le processus. Ensuite, vous pouvez assembler votre PCB et donner vie à votre projet.

Ce guide explorera le processus d'assemblage des PCB et les différentes technologies utilisées.

L'assemblage des cartes de circuits imprimés

L'assemblage de la carte de circuit imprimé consiste à monter ou à placer des composants électroniques qui confèrent à la carte sa fonctionnalité. Des techniques manuelles et automatiques peuvent monter les composants électroniques, puis ils sont soudés en place.

Un ensemble PCBA ou carte de circuit imprimé. Il serait utile de ne pas le confondre avec la fabrication de cartes de circuits imprimés (PCB), qui produit et crée des prototypes. Couvre l'installation des composants électroniques pendant le processus d'assemblage. L'assemblage de la carte de circuit imprimé) est la carte présentée une fois que toutes les pièces et pièces ont été soudées et correctement installées.

Différentes technologies peuvent être utilisées pour assembler un PCB, y compris les processus SMT et THT. Nous les explorerons en détail dans le chapitre 4 mais pour l'instant, regardons la conception d'un PCB.

Conception et fabrication de circuits imprimés

À l'aide de schémas, vous pouvez utiliser une solution de conception assistée par ordinateur (CAO) pour concevoir des PCB. Selon la conception, les fichiers de conception ou fichiers Gerber sont ensuite remis au fabricant qui produit ou assemble le PCB.

La conception de base des PCB comprend-

Substrat : Le matériau de base d'un PCB est appelé substrat. C'est ce qui rend la planche rigide et durable.

Cuivre : Chaque côté fonctionnel du PCB est appliqué avec une fine couche de cuivre conducteur. Le nombre de faces nécessitera une couche de cuivre selon que la carte est simple face ou double face.

Masque de soudure : La substance de couleur verte sur les PCB est due à l'application du masque de soudure. Il fournit une isolation aux pistes de cuivre afin qu'elles n'entrent pas en contact avec des composants conducteurs.

Sérigraphie : Utilisez un écran blanc comme dernière couche du PCB. Il contient les étiquettes des différents composants en symboles et en caractères.

Les PCB peuvent également être de trois types-

• PCB rigide en matériau solide tel que la fibre de verre
• PCB flexible fait de matériaux pliables tels que le Kapton
• PCB à noyau métallique en noyau métallique

Le prochain chapitre découvrira le processus d'assemblage d'un circuit imprimé.

Processus d'assemblage de cartes de circuits imprimés

3.1 Outils requis

Vous aurez besoin d'un nombre minimum d'outils si vous envisagez de souder votre PCB manuellement. Les choses à organiser incluent-

• Fer à souder ou poste à souder
• Flux de soudure
• Pinces
• Coupe-fil
• Tournevis
• Volt/ohmmètre

3.2 Assemblage de PCB —Équipement de soudage

Vous pouvez choisir parmi une large gamme d'équipements de soudage pour l'assemblage manuel de cartes de circuits imprimés. Les plus simples se branchent directement sur la prise de courant et n'ont pas beaucoup d'options pour le contrôle de la température. Vous devez sélectionner un fer à souder de 15 à 30 watts pour votre assemblage de PCB.

Les fers à souder à commande thermostatique peuvent convenir car ils sont dotés d'options pour contrôler la température. Certains ont des cadrans pour contrôler la température, tandis que d'autres utilisent une pointe aimantée avec une température spécifique.

Il serait utile que vous choisissiez un fer à souder avec des pointes remplaçables de différentes tailles. Les bonus commencent à se magnétiser lorsque vous augmentez le flux de courant, ce qui fait monter la température. Lorsque le magnétisme diminue, la chaleur diminue également.

Vous aurez peut-être également besoin d'une station de soudage à air chaud qui utilise de l'air chaud pour faire fondre la soudure.

3.3 Types de soudure

Vous trouverez différents types de soudure sur le marché et choisirez en fonction de l'objectif et de l'application de votre projet. Il existe trois types de soudure utilisés pour l'électronique-

• Soudure en alliage de plomb
• Soudure sans plomb
• Soudure en alliage d'argent

Soudure d'alliage de plomb

Les soudures sont fabriquées à partir d'une combinaison de plomb et d'étain et peuvent également contenir des traces d'autres métaux. Il est chargé de donner à la soudure une température de fusion plus basse, ce qui est important car la plupart des appareils électroniques sont sensibles à la chaleur.

Les soudures en alliage de plomb sont définies par le rapport du poids d'étain suivi du poids de plomb. Par exemple, il pourrait avoir un solde de 60:40 ou 63:37 - le premier chiffre représente la quantité de conteneur tandis que le second fait référence à la quantité de plomb.

Vous pouvez utiliser les deux types de soudure pour les applications électroniques typiques. L'alliage 63:37 peut se transformer efficacement en un état liquide et aide à prévenir les soudures froides.

Les alliages à base de plomb sont utilisés comme norme dans l'industrie électronique, mais peuvent avoir des conséquences sur la santé.

Alliages sans plomb

Vous pourrez peut-être trouver des alliages sans plomb tels que le 96,5:3:0,5, qui contient 96,5 % d'étain, 3 % d'argent et 0,5 % de cuivre. Les alliages sans plomb sont plus chers que les alliages à base de plomb et ont une température de fusion plus élevée.

Les alliages sans plomb créent des joints de soudure plus solides bien qu'ils puissent être cassants.

Soudure d'alliage d'argent

Les soudures peuvent ou non contenir du plomb. L'argent a d'abord été utilisé dans les soudures pour créer des joints de soudure plus robustes et durables. Les soudures en alliage d'argent ont tendance à être plus chères que les alliages à base de plomb et sans plomb.

3.4 Assemblage PCB —Technique de soudure appropriée

Processus d'assemblage de PCB. Vous devez prendre l'aide de méthodes de soudure plusieurs fois lors de l'assemblage de la carte de circuit imprimé. Il serait utile que vous utilisiez des techniques de soudure appropriées pour obtenir des produits finaux de la plus haute qualité possible. Ici, nous vous dirons comment vous pouvez utiliser les techniques de soudure appropriées lors de la nomenclature (BOM) d'un circuit imprimé à installer à bord.

La bonne façon de souder est de chauffer les surfaces qui se souderont au-delà du point de fusion de la soudure. Il permet à la soudure de couler librement sur les surfaces. Il serait utile que vous contrôliez également la quantité de soudure, en vous assurant de ne pas en utiliser trop.

Vous devez également vous assurer que la surface est suffisamment chauffée pour éviter les soudures froides. Cela se produit lorsque vous utilisez trop peu de chaleur sur la surface et que la soudure ne peut pas se déplacer librement.

Le reste du processus de soudure est effectué automatiquement par des machines. La soudure par refusion utilise une série d'éléments chauffants et d'éléments chauffants froids pour faire fondre et solidifier la soudure et la rendre ferme.

Vous devez vous assurer que les températures sont correctement réglées dans la machine de soudage par refusion. Il doit chauffer jusqu'à 250 degrés Celsius pour faire fondre la soudure.

La technique de soudure manuelle peut être nécessaire lorsqu'il s'agit de composants THT. Vous devez placer les pièces à la main, puis souder le fil ou le fil supplémentaire de l'autre côté de la carte. Il doit être fait avec soin afin que la soudure ou le flux ne touche pas les différents composants et uniquement au bon endroit.

Il peut être complexe ou difficile de souder des PCB si vous êtes entièrement nouveau sur le tas. Il serait utile que vous vous entraîniez d'abord sur de petits projets, puis que vous vous essayiez à la soudure de PCB une fois que vous êtes qualifié. Il serait utile que vous fassiez également attention à ne pas inhaler les émanations ou la fumée provenant du flux dans la soudure.

Nous allons maintenant vérifier les différences entre les processus utilisés pour assembler les PCB.

Différences dans le processus d'assemblage des cartes de circuits imprimés

Vous pouvez utiliser différentes technologies pour assembler les composants électroniques sur un PCB. Les principales méthodes incluent la technologie Thru-Hole (THT), la technologie de montage en surface (SMT) et la technologie mixte.

Nous discuterons des principales différences et du processus de SMT). Cela permettra à une machine de sélection et de placement de sélectionner et de placer facilement les composants sur le PCB (assemblage PCB pour chaque méthode.

Thr Technologie ough-Hole (THT)

La méthode THT d'assemblage de circuits imprimés est utilisée pour les composants électroniques fournis avec un fil ou un fil. Le PCB est livré avec des trous percés pour s'adapter aux pièces. La charge supplémentaire qui passe par les trous est soudée sur le côté opposé de la carte.

Le THT est utilisé pour les composants importants tels que les bobines et les condensateurs. Il est également utilisé pour d'autres pièces plaquées à trou traversant ou PTH qui traversent le trou traversant plaqué du PCB. Divers composants de PCB utilisent les trous de la carte pour transférer des signaux d'un côté à l'autre du PCB. Pour cette raison, vous ne pouvez pas compter sur la pâte à souder qui passera à travers les trous.

Assemblage PCB–Processus d'assemblage

L'assemblage THT utilise des processus manuels et automatiques pour placer les composants sur le circuit imprimé. Procédez comme suit –

1. Assemblage PCB —Placement des composants

Les ingénieurs électriciens placent manuellement les composants sur le circuit imprimé conformément aux spécifications. Cela doit être fait rapidement et avec précision en respectant pleinement les normes de fonctionnement ou les réglementations du processus d'assemblage THT pour un fonctionnement correct.

Par exemple, il est essentiel de définir l'orientation et la polarité des composants électroniques afin que les éléments de commande ne les affectent pas.

2. Assemblage PCB —Examen et correction

Vous devez vérifier si tous les composants électroniques du PCB ont été placés avec précision. Cela peut être fait automatiquement à l'aide d'un châssis de transport. Les ingénieurs peuvent rapidement rectifier les erreurs ou fautes si vous les trouvez.

3. Soudage à la vague

Ces composants électroniques doivent être soudés à la carte lors de cette étape. Vous pouvez le faire manuellement, mais un processus beaucoup plus efficace et automatisé appelé soudure à la vague peut être utilisé.

Le PCB est placé sur un tapis roulant qui le transporte à l'intérieur d'un four spécial qui contient de la soudure fondue à haute température. La soudure est appliquée au bas de la carte, qui recouvre toutes les broches à la fois.

Les composants électroniques sont attachés avec toutes les connexions de plomb ou de fil à la carte.

Technologie de montage en surface (SMT)

WellPCB, nous avons des professionnels et des experts qui ont les bonnes compétences pour donner vie à vos besoins en PCB. Nous proposons l'assemblage de PCB de fabrication de PCB (SMT vous permet d'accélérer le processus de production, mais les risques de défauts sont accrus. SMT est le placement ou le montage automatique de composants électroniques sur un PCB. Pour cette raison, la méthode utilise également la détection de défaillance pour créer des produits fonctionnels. 

Les composants électriques montés avec SMT sont plus petits que les composants PTH et peuvent ou non avoir des fils. Ils viennent parfois avec des broches, des contacts plats ou des terminaisons sur leur corps.

Processus d'assemblage

1. Assemblage PCB —Appliquer de la soudure

Vous devez utiliser une imprimante à pâte à souder pour appliquer la soudure sur le PCB. Un écran de soudure ou un pochoir est utilisé pour assurer la bonne application de la soudure aux points valides où les composants électroniques seront placés.

Il est crucial d'avoir un processus d'impression de pâte à souder efficace car cela a un impact direct sur la qualité de la soudure. Un inspecteur de soudure est utilisé pour trouver tout défaut dans la qualité de l'impression de la pâte à souder. Si des erreurs sont sur place, la soudure est lavée pour une seconde impression.

Pour les défauts mineurs, une reprise peut suffire.

2. Placement des composants

Une machine pick-and-place est utilisée pour monter les composants électroniques après l'impression par soudure. Le moteur monte automatiquement le circuit intégré ou les composants via des bobines de composants. Les bobines de composants sont chargées de fournir les détails à la machine, qui sont ensuite fixés sur le PCB.

3. Assemblage PCB —Soudage par refusion

Cette étape utilise un four spécialisé pour durcir la pâte à souder afin de fixer fermement les composants de la carte. Le PCB est transporté à l'intérieur d'une série d'éléments chauffants qui élèvent la température de la carte à 250 degrés Celsius. La température élevée fait fondre la soudure sur la carte.

Ensuite, le PCB se déplace à travers une série d'excellents éléments chauffants, qui abaissent la température et aident la soudure à durcir. Cela adhère fermement à tous les composants électroniques sur le PCB.

Assemblage PCB–Technologie mixte

Les produits électroniques sont devenus plus complexes, nécessitant différents composants électroniques sur les PCB à l'ère moderne. Vous trouverez l'utilisation des technologies THT et SMT dans un seul circuit imprimé qui contient à la fois des détails montés en surface et traversants.

La technologie mixte est utilisée dans les cas suivants-

Assemblage mixte simple face

Dans l'assemblage mixte simple face, le processus d'impression habituel de la pâte à souder est effectué en premier. Ensuite, les composants montés en surface sont placés, suivis d'une soudure par refusion.

Ensuite, il faut placer les composants THT et procéder à la soudure à la vague. Vous pouvez également opter pour la soudure manuelle si vous utilisez un petit nombre de composants THT.

THT unilatéral et SMT unilatéral

Tout d'abord, vous devez appliquer les adhésifs de montage en surface, puis monter les composants SMT. Ensuite, vous devez les placer dans le four pour la solidification, puis les retourner.

Ensuite, vous devez monter les composants THT et effectuer une soudure à la vague. Ce processus d'assemblage nécessite un coût élevé en raison de l'utilisation d'une quantité accrue d'adhésifs.

Assemblage mixte double face

C'est un processus compliqué et long où les composants SMT sont placés après l'impression de la pâte à souder. Ensuite, vous devez utiliser des adhésifs pour placer les composants SMT de l'autre côté, suivi d'une solidification.

Ensuite, les composants THT sont montés, se terminant par une soudure à la vague. Vous pouvez également effectuer le processus sans utiliser d'adhésifs, mais vous devez utiliser le chauffage trois fois, ce qui réduit l'efficacité.

Le chapitre suivant déterminera comment un PCB est testé pour garantir sa fonctionnalité et sa qualité.

Test d'assemblage de circuits imprimés

Vous devrez exécuter divers tests pour déterminer la fonctionnalité de votre assemblage de PC. Cela commence par la vérification DFM, qui consiste à vérifier les spécifications de conception d'un PCB pour les fonctionnalités manquantes ou problématiques.

Le test de fonctionnalité suivant est effectué après la mise en place et la soudure des composants montés en surface. La carte est testée pour ses connexions et ses courts-circuits, ce qui peut se produire si des liens inappropriés se sont produits.

Inspectez manuellement le PCB après le processus de refusion. Cela peut être utile dans un petit lot de PCB mais n'est pas réalisable pour une production à grande échelle. Une machine d'inspection optique automatique est également utilisée pour tester les PCB à l'aide de caméras avancées.

La machine peut détecter les soudures de mauvaise qualité en analysant la manière dont elles réfléchissent la lumière.

L'une des méthodes les moins conventionnelles utilisées pour les PCB hautement complexes ou multicouches implique l'inspection aux rayons X. La radiographie fournit des visuels de toutes les couches et peut aider à trouver des problèmes cachés à vue.

Une fois le processus d'assemblage terminé, une inspection finale et un test de fonctionnalité sont effectués. Vous pouvez découvrir différents aspects tout au long de l'essai, tels que la sortie du signal, le courant et la tension. Vous pouvez déterminer les caractéristiques électriques du PCB grâce à des signaux simulés.

Assemblage du PCB–Conclusion

Cela permettra à une machine de sélection et de placement de sélectionner et de placer facilement les composants sur le circuit imprimé (l'assemblage du circuit imprimé peut être un processus compliqué ou simple en fonction du nombre de composants électroniques que vous utilisez et de leurs types. La meilleure façon assembler un PCB est de se spécialiser dans le maintien de toutes les spécifications et normes.

Vous pouvez nous contacter pour l'assemblage de cartes de circuits imprimés et des produits finaux de haute qualité passant rapidement les tests de fonctionnement. Nous veillerons à ce que les circuits imprimés soient assemblés conformément à votre conception et à vos instructions afin d'obtenir les meilleurs résultats.