La technologie de montage en surface (SMT) représente le cœur de l'assemblage électronique moderne, transformant les composants discrets traditionnels à trous traversants en puces compactes sans plomb ou à plomb court montées directement sur les surfaces des cartes de circuits imprimés. Cette technologie permet d'assembler des produits électroniques à haute densité, très fiables, miniaturisés et rentables, tout en prenant en charge les processus de fabrication automatisés.
Aperçu de la technologie de montage en surface
La technologie de montage en surface (SMT) a révolutionné la fabrication électronique moderne en remplaçant les composants encombrants à trous traversants par des puces compactes et sans plomb qui se montent directement sur les cartes de circuits imprimés.En tant que processus d'assemblage dominant de l'industrie, la technologie SMT permet la production automatisée d'appareils électroniques miniaturisés, ultra-fiables et à haute densité, à des coûts réduits. Cette technologie transformatrice est devenue omniprésente dans les systèmes informatiques, les équipements de communication et d'innombrables produits électroniques, et son adoption continue de s'étendre à mesure que l'utilisation des composants traditionnels à travers le trou diminue. Les progrès constants des processus et des composants SMT en ont fait l'étalon-or de l'assemblage électronique, stimulant l'innovation tout en répondant à la demande croissante d'appareils électroniques plus petits, plus puissants et plus rentables dans tous les secteurs du marché.
Évolution et contexte technique de la TMS
Contexte du développement technologique
La tendance à l'électronique intelligente, multimédia et en réseau a entraîné trois exigences fondamentales pour la technologie d'assemblage : haute densité, haute vitesse et normalisation.Ces exigences ont entraîné le passage révolutionnaire de la technologie traditionnelle du trou traversant (THT) à la technologie du montage en surface.
Historique du développement mondial
Les SMT ont vu le jour dans les années 1960 et sont passées par quatre phases clés :
- Exploration initiale (années 1970): Principalement utilisé dans les circuits intégrés hybrides et les produits de consommation tels que les montres électroniques et les calculatrices.
- Croissance rapide (milieu des années 1980): Une maturité croissante et des applications élargies
- Adoption généralisée (années 1990): Devenue une technologie d'assemblage courante, elle remplace progressivement la technologie THT.
- Innovation continue (21e siècle-aujourd'hui): Vers une plus grande densité, une taille réduite et de meilleures performances
Situation actuelle en Chine
La technologie SMT a été introduite en Chine dans les années 1980, d'abord pour la production de syntoniseurs de télévision avant de s'étendre à l'électronique grand public comme les magnétoscopes et les appareils photo.Depuis 2000, avec le développement rapide de l'industrie de l'information électronique, les importations d'équipements SMT ont considérablement augmenté, faisant de la Chine la plus grande base de fabrication SMT au monde.
Principaux avantages de la technologie SMT
- Assemblage haute densité: Réduit le volume du produit de 60% et son poids de 75%.
- Fiabilité exceptionnelle: Taux de défectuosité des joints de soudure inférieurs d'un ordre de grandeur à ceux du THT, avec une résistance supérieure aux chocs.
- Excellentes caractéristiques à haute fréquence: Minimise la capacité et l'inductance parasites tout en réduisant les interférences électromagnétiques
- Automatisation efficace: Simplifie les processus de production et améliore l'efficacité
- Avantages significatifs en termes de coûts: Réduit les coûts totaux de production de 30 à 50
Principales tendances technologiques dans le domaine du traitement de surface
Innovations en matière d'emballage des composants
La technologie de l'emballage continue d'évoluer vers des tailles plus petites, plus d'E/S et une plus grande fiabilité :
- Intégration de modules multi-puces (MCM)
- Développement d'un réseau de résistances à puce
- Technologie "System-in-Package" (SiP)
- Intégration de systèmes sur puce (SoC)
- Applications du silicium sur isolant (SOI)
- Recherche sur les dispositifs nanoélectroniques
Progrès des équipements de production
Les équipements SMT modernes progressent vers l'efficacité, la flexibilité et la durabilité environnementale :
- Haute efficacité: L'alimentation en cartes à deux voies et les conceptions à têtes multiples augmentent la productivité
- Systèmes intelligents: L'inspection par vision et les commandes numériques améliorent la précision et la rapidité
- Configurations flexibles: Les conceptions modulaires répondent à des besoins de production diversifiés
- Solutions écologiques: Réduction du bruit et contrôle de la pollution pour une fabrication écologique
Innovations technologiques en matière de circuits imprimés
les tendances de développement des cartes montées en surface (SMB) :
- Haute précision : largeur de ligne de 0,06 mm, espacement de 0,08 mm
- Haute densité : ouverture minimale de 0,1 mm
- Conceptions ultra-minces : Cartes à 6 couches d'une épaisseur de 0,45 à 0,6 mm
- Cartes multicouches Buildup :Interconnexions haute densité de 30 à 50 couches
- Augmentation des applications de carton souple
- Utilisation généralisée de substrats céramiques
- Technologies de revêtement de surface sans plomb
Composants essentiels des processus SMT
Types de processus primaires
- Flux de pâte à braser : Simple et efficace pour les produits miniaturisés
- Soudure SMT-Wave :Combine les composants à trous traversants et les composants montés en surface
- Flux de pâte à braser double face :Permet un assemblage à très haute densité
- Assemblage hybride :Intégration de multiples avantages technologiques
Processus clés de la chaîne de production
- Impression de la pâte à braser:Application précise sur les plages de la carte de circuit imprimé
- Placement des composantsMontage de haute précision des CMS
- Soudure par refusionPermet de réaliser des connexions électriques fiables
- Nettoyage et inspection: Élimine les résidus et vérifie la qualité
Trois détails essentiels du processus
- Application de la pâte: Impression automatisée ou semi-automatisée pour une distribution uniforme
- Placement des composantsPositionnement au micron près grâce à des systèmes de placement de précision
- Soudure par refusionProfilage précis de la température pour un brasage optimal
Gestion de la protection contre les décharges électrostatiques (ESD)
Risques liés à l'ESD
L'électricité statique peut causer des dommages immédiats ou latents aux composants électroniques, les défauts latents représentant 90 % des défaillances et constituant une menace importante pour la qualité.
Mesures de protection
- Systèmes de protection individuelle: Bracelets, vêtements et chaussures antistatiques
- Contrôles environnementaux: Revêtements de sol et surfaces de travail à sécurité ESD
- Protocoles opérationnels: Procédures strictes de gestion de l'ESD dans les zones de production
Détails de la technologie des trois procédés de base SMT
1. Processus d'application de la pâte à braser
En tant que premier processus critique dans les lignes de production SMT, la qualité de l'application de la pâte à braser a un impact direct sur les opérations suivantes.L'impression moderne de pâte à braser utilise principalement la technologie d'impression au pochoir, dont les principaux aspects techniques sont les suivants :
- Matériel d'impression:
- Les imprimantes entièrement automatiques dotées de systèmes d'alignement par vision atteignent une précision de positionnement de ±12,5μm.
- Les modèles semi-automatiques conviennent à la production de lots moyens/petits.
- Contrôle des processus:
- L'angle de la raclette est généralement maintenu à 45-60°.
- Vitesse d'impression contrôlée entre 20 et 80 mm/s
- Pression d'impression maintenue entre 5 et 15 kg
- Dessin au pochoir:
- Sélection de l'épaisseur : 0,1-0,15 mm pour les composants standard, 0,08 mm pour les composants à pas fin
- Conception de l'ouverture :Le rapport de surface >0,66 garantit une bonne libération de la pâte.
- Gestion des pâtes:
- Nécessite un reconditionnement d'au moins 4 heures avant utilisation
- 2-3 minutes de mélange permettent d'obtenir une viscosité optimale
- Conditions ambiantes : 23±3°C, 40-60% RH
2.Technologie de placement des composants
Au cœur de la fabrication des CMS, les machines de placement modernes permettent un assemblage automatisé ultra-précis :
- Types d'équipement:
- Plaqueuses à grande vitesse : Jusqu'à 250 000 CPH pour les petits composants
- Machines multifonctionnelles :Manipuler des composants de forme irrégulière avec une précision de ±25μm.
- Systèmes modulaires :Des configurations flexibles pour des besoins variés
- Paramètres techniques critiques:
- Précision de placement : ±30μm@3σ (les machines haut de gamme atteignent ±15μm).
- Taille minimale des composants : 0201 (0,25×0,125 mm) ou moins
- Reconnaissance des composants : CCD haute résolution (jusqu'à 0,01 mm/pixel)
- Contrôles clés des processus:
- Sélection et entretien des buses
- Calibrage de l'alimentateur
- Contrôle de la force de placement (réglable de 10 à 500 g)
- Étalonnage du système d'alignement de la vision
3.Processus de soudage par refusion
Le processus critique pour des joints de soudure fiables nécessite un contrôle précis de la température :
- Zones du profil de température:
- Préchauffage : Ambiant→150°C à une vitesse de rampe de 1-3°C/s
- Trempage : 150-180°C pendant 60-90 secondes
- Refusion : Température de pointe 220-245°C pendant 30-60 secondes
- Refroidissement :Taux <4°C/s
- Types d'équipement:
- Refusion par convection :Excellente uniformité de la température
- Refusion par infrarouge :Efficacité thermique élevée
- Systèmes hybrides :Combiner les deux avantages
- Contrôles critiques des processus:
- Teneur en oxygène (<1000ppm)
- Vitesse du convoyeur (0,8-1,5 m/min)
- Placement et contrôle des thermocouples
- Optimisation du profil pour différentes pâtes
- Prévention des défauts courants:
- La mise au tombeau : Optimiser la conception de la plate-forme, contrôler le taux de rampe
- Pontage :Ajuster les ouvertures du pochoir, les paramètres de la raclette
- Joints froids :Assurer une température et une durée de pointe adéquates
Ces trois processus constituent le cœur technologique de la fabrication SMT.Chacun d'entre eux nécessite un contrôle précis des processus et une gestion stricte de la qualité afin de garantir la fiabilité et la cohérence du produit final. Les lignes SMT modernes mettent en œuvre des systèmes MES pour le contrôle de l'ensemble des données du processus, ce qui garantit la traçabilité des paramètres et la stabilité du processus.