Production de cartes électroniques

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Production de cartes électroniques : le soudage des composants sur le circuit imprimé

La technique des composants montés en surface, abrégée CMS, a connu ses premiers essais au cours des années 1960. Ce n’est que 20 ans plus tard, soit dans les années 1980, que cette technique se diffuse à grande échelle jusqu’à devenir la norme. Les composants ont alors été conçus de sorte à disposer de terminaisons métalliques, afin de pouvoir être brasés sur la carte électronique. La généralisation de cette technique a permis de mettre au point des composants de plus en plus petits, réduisant de façon considérable les coûts de production. Le fonctionnement de la technique CMS a lui aussi évolué, avec des méthodes de soudage plus avancées. Innovel, bureau d’études électronique depuis 2005,  fabrique des cartes sur mesure en ayant recours aux différentes méthodes de soudage actuelles.

Les méthodes de brasage

 Aujourd’hui, il existe deux méthodes principales de pose des composants sur une carte électronique. Il s’agit en l’occurrence du brasage par refusion et du brasage à la vague. Le bureau d’études électronique Innovel utilise et maîtrise les deux techniques, en ayant recours à la plus appropriée à chaque fois.
La première technique est la plus largement utilisée. On y a recours lorsque l’ensemble des composants du circuit sont des CMS. Le brasage à la vague est quant à lui utilisé lorsque le circuit imprimé comprend un mixe entre des CMS et d’autres composants traditionnels.

Brasage par refusion

Lors du brasage par refusion, on commence par sérigraphier le circuit imprimé. Les plages sont recouvertes de pâte à braser, grâce à l’utilisation d’un clinquant métallique, permettant de cibler ces dernières. Grâce au clinquant, on parvient à recouvrir uniquement les endroits destinés à recevoir les terminaisons métalliques des CMS, en éparpillant la pâte à braser dessus.

 On procède par la suite à la pose des CMS sur leurs emplacements respectifs, grâce à l’utilisation des robots de placement. Ce sont des grandes machines, performantes et rapides, équipées de têtes de placement qui réalisent le travail de pose avec précision de quelques micromètres. Les robots de placement sont capables de procéder à la pose de plusieurs dizaines de milliers de composants par heure, selon les modèles.

Pour que la brasure se forme, il est nécessaire que la pâte à braser sur les plages du circuit imprimé soit à l’état liquide, c’est-à-dire fondue, au moment du contact avec les terminaisons des composants. C’est pourquoi la carte électronique passe, après la phase des robots de placement, par un four de refusion. La pâte entre ainsi à nouveau en fusion, permettant ainsi la fixation définitive des composants.

Aujourd’hui, la technologie permet d’installer des composants sur les deux faces d’une même carte électronique. L ‘opération est donc réalisée une deuxième fois pour l’autre face. Grâce au phénomène de la tension superficielle, les composants précédemment montés ne tombent pas lors de la seconde phase de refusion.

Brasage à la vague

Lorsqu’il est question d’équiper un circuit imprimé de CMS mais également de composants traditionnels, la méthode de refusion ne peut être utilisée. Ici, les plages ne sont pas sérigraphiées, mais un point de flux est déposé dans ce qui sera le futur emplacement des composants. Les composants traditionnels sont ensuite placés sur leurs positions respectives.  Il est à noter que ces derniers sont équipés de broches qui traversent le circuit imprimé, et qui ressortent de l’autre côté. Ces derniers sont ensuite posés sur le circuit, qui est préchauffé dans un four à une température de 120 degrés, afin de polymériser le flux de soudure.
On procède enfin au brasage. La carte est passée au-dessus d’une vague d’étain en fusion, à une température de 270 degrés. Le contact entre les broches des composants traditionnels, des terminaisons des CMS et l’étain en fusion réalise le brasage.

Le brasage à vague sélective, une technique avancée

Le brasage à vague sélective est une technique avancée, similaire au brasage à la vague classique. Les points de départ sont les mêmes, à savoir le placement des composants, l’organisation des points de flux et le préchauffage. Seule la dernière étape, à savoir celle du brasage, varie.
Ici, ce n’est pas l’ensemble de la carte électronique qui passe sur une vague d’étain en fusion. Une buse est utilisée, qui projette l’alliage, c’est-à-dire l’étain en fusion, précisément sur les points de colle. Cette buse se déplace et vient sous chaque broche afin de la braser sur la carte électronique.

Le brasage sélectif comporte plusieurs avantages sur le brasage à la vague classique. Tout d’abord, il permet de procéder au brasage sur des zones assez difficiles d’accès. Un autre avantage beaucoup plus considérable réside dans le fait que certains composants sont sensibles aux températures élevées. Ces derniers ne sauraient être soudés par la méthode du brasage à la vague classique, qui se produit sous des températures très élevées. Par conséquent, il faudrait procéder au soudage de ces composants manuellement, ce qui induit une énorme perte de temps. Le brasage sélectif permet de pallier ce problème de manière efficace.
En réalisant de manière spécifique la soudure nécessaire à chaque endroit par l’intermédiaire des buses, le brasage sélectif garantit une qualité optimale, avec une haut niveau de fiabilité.

Innovel, bureau d’études électroniques à la demande

 Le bureau d’études électroniques Innovel est basé en France, et prend en charge la production de cartes électroniques à la demande. Il peut s’agir de circuits imprimés destinés à différents usages, dont l’industrie, le domaine médical, celui de la musique ou encore les objets connectés.

 

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