Face à la demande croissante d'appareils électroniques, il est important de comprendre la complexité de l'assemblage de circuits imprimés (PCBA). Nous aborderons le processus d'assemblage, les différents types d'assemblage et les différentes techniques et méthodes utilisées. Nous explorerons également l'importance du PCBA dans les produits électroniques, vous garantissant ainsi une meilleure compréhension de ce composant essentiel.

Qu'est-ce qu'un PCBA ?

PCBA signifie « Assemblage de circuits imprimés ». Il s'agit du processus de soudage de composants électroniques sur une carte de circuit imprimé (PCB) pour former un circuit fonctionnel. Le PCB constitue essentiellement le cœur de l'électronique : il fournit une base solide aux composants et facilite les connexions entre eux. L'assemblage comprend le soudage des composants sur la carte, et l'assemblage final est le PCBA.

Types d'assemblage de circuits imprimés :

L'assemblage de cartes de circuit imprimé se décline en différents types pour répondre à différents besoins, budgets et niveaux de complexité. Voici les types les plus courants :

1. Assemblage de circuits imprimés simple face :

Dans ce type d'assemblage, les composants sont installés sur une seule face du PCB. Grâce à sa simplicité, l'assemblage simple face est particulièrement adapté à la production à grande échelle et à faible coût.

2. Assemblage de circuits imprimés double face :

La fabrication de circuits imprimés double face est la plus courante, car elle est réalisée avec les composants montés sur les deux faces. De fait, le double face est plus largement utilisé dans la plupart des industries à haute densité et à l'électronique avancée.

3. Circuit imprimé à technologie de trous traversants (THT) :

La technologie de trous traversants (THT) consiste à insérer les broches des composants électroniques dans des trous pré-percés sur un circuit imprimé et à les fixer à l'arrière du circuit imprimé par soudure. Le THT est généralement assemblé par soudage manuel ou à la vague. L'assemblage traversant offre une liaison mécanique solide et une excellente conductivité, ce qui en fait un choix idéal pour les composants ou équipements robustes résistant aux contraintes mécaniques.

4. Assemblage de circuits imprimés à technologie de montage en surface (CMS) :

De nos jours, le CMS est couramment utilisé par de nombreux fabricants, permettant d'installer directement les composants sur la surface d'un circuit imprimé sans avoir recours à des trous traversants. Le CMS présente de nombreux avantages, tels que la réduction de la taille, du poids et de la complexité, l'augmentation de la densité des composants et l'amélioration des performances haute fréquence.

5. Assemblage mixte de circuits imprimés :

L'assemblage mixte associe les technologies traversantes et CMS pour répondre aux exigences spécifiques des appareils électroniques. Il est généralement utilisé lorsque deux techniques doivent être combinées pour répondre aux normes de performance et de conception requises.

Que sont les composants d'un assemblage de circuits imprimés ?

Les composants sont composés d'un circuit imprimé et d'un assemblage. Les composants PCBA peuvent être divisés en deux types : les composants actifs et les composants passifs. Tels que les circuits intégrés et les transistors, ils font partie des composants actifs qui nécessitent une source d'alimentation pour fonctionner. Les composants passifs sont des composants qui peuvent fonctionner sans source d'alimentation, comme les résistances, les condensateurs et les inductances.

Le choix des composants d'un assemblage de circuits imprimés est important, car les critères incluent les caractéristiques électriques, la taille et le coût. Optimisez les caractéristiques électriques des composants pour garantir que l'assemblage de circuits imprimés répond aux spécifications d'utilisation. Optimisez les dimensions des composants pour garantir leur intégration sur le circuit imprimé. Optimiser le coût des composants pour garantir une fabrication rentable des circuits imprimés assemblés.

Le processus d'assemblage des PCB :

Le processus d'assemblage des circuits imprimés est très complexe et comporte plusieurs étapes. Voici un aperçu général du processus :

1. Première étape : Conception et implantation : Cette étape consiste à utiliser un logiciel professionnel pour concevoir en détail l'implantation du circuit imprimé client, incluant l'emplacement des composants, le câblage des connexions électriques et la fonctionnalité globale du circuit.

2. Deuxième étape : Fabrication des PCB : Le fabricant utilise de la fibre de verre cuivrée et suit une série de procédés, notamment le perçage, l'application d'un masque de soudure, le cuivrage, l'étamage, le nickelage, l'argenture et l'orure, la gravure, la cuisson, le décapage chimique, le durcissement de la fibre de verre et de l'époxy sous vide et sous pression, le câblage et les tests, afin de produire des circuits imprimés durables et à longue durée de vie.

3. Étape 3 : Pâte à braser : La pâte à braser est un matériau utilisé en montage en surface (CMS) pour fixer des composants sur un circuit imprimé (PCB). Il s'agit d'un mélange d'alliage de soudure en poudre et de liant de flux. La pâte est appliquée sur le circuit imprimé à l'aide d'un pochoir, en veillant à ne recouvrir que les pastilles où seront placés les composants. Une fois les composants montés, la carte subit un processus de refusion où la pâte fond, formant des joints de soudure solides qui maintiennent les composants. La pâte à braser existe en différentes formulations, selon le type d'alliage de soudure et de flux, et joue un rôle essentiel pour garantir des connexions électriques fiables.

4. Étape 4 : Placement des composants : Selon la conception et la disposition initiales du circuit imprimé et de l'assemblage, les composants électroniques sont assemblés sur les circuits imprimés à l'aide de machines automatisées ou de travaux manuels.

5. Étape 5 : Brasage par refusion : Le brasage par refusion est une technique courante de montage en surface (CMS). Cette méthode utilise la fusion à haute température et la circulation d'air chaud pour souder les composants électroniques aux circuits imprimés. Cette technologie de soudage efficace, rapide et économique est largement utilisée en production de masse.

6. Étape 6 : Tests : Les tests PCBA incluent les tests ICT, FCT, le test de vieillissement et l'AOI, etc., pour garantir la qualité et la fiabilité du circuit imprimé. Les tests ICT en ligne détectent les circuits ouverts, les courts-circuits, etc.; les tests fonctionnels FCT confirment la qualité du circuit imprimé ; le test de vieillissement simule les conditions d'utilisation du produit ; l'inspection optique automatique AOI prend des photos du circuit imprimé et les compare au schéma.

Inspections d'assemblages de circuits imprimés (PCBA) :

1. Inspection visuelle : Inspectez la surface de l'assemblage à l'œil nu ou au microscope afin de détecter des défauts évidents tels que des soudures défectueuses, des composants mal alignés, des pièces manquantes, etc.

2. Inspection optique automatisée (AOI) : Utilisez des caméras haute résolution et un logiciel de traitement d'images pour détecter automatiquement les défauts à la surface de l'assemblage de circuits imprimés, tels que des soudures défectueuses, un mauvais alignement des composants, des pièces manquantes, etc.

3. Inspection automatisée par rayons X (AXI) : Utilisez la technologie des rayons X pour inspecter la structure interne de l'assemblage de circuits imprimés afin de vérifier la qualité des soudures, le remplissage des trous, l'alignement des composants, etc.

4. Tests en circuit (ICT) : Utilisez des sondes de test ou un lit de clous pour tester les performances électriques de chaque composant, y compris les résistances, les condensateurs, les diodes, les inductances, etc., lorsque le circuit est hors tension.

5. Tests fonctionnels : Intégrer le circuit imprimé au produit et réaliser des tests de fonctionnement réels pour vérifier son fonctionnement et ses performances.

6. Tests de soudabilité : Tester les performances de soudure des soudures et des trous afin de garantir un processus de soudure fluide.

7. Tests environnementaux : Tester les performances de la conception du circuit imprimé et des circuits imprimés dans diverses conditions environnementales (températures élevées, basses températures, humidité, vibrations, etc.).

8. Test d’imagerie thermique : Utiliser un équipement d’imagerie thermique infrarouge pour détecter la répartition de la température du circuit imprimé assemblé pendant le fonctionnement et détecter les points chauds et les problèmes de surchauffe.

9. Tests de propreté : Détecter les contaminants ioniques sur les surfaces du circuit imprimé et les soudures afin de garantir une propreté conforme aux exigences.

Emballage du circuit imprimé :

1. Protection antistatique : Tous les assemblages de circuits imprimés (PCBA) doivent être emballés dans des sacs antistatiques ou des emballages en mousse antistatique afin d’éviter que l’électricité statique n’endommage les composants. Les circuits imprimés scellés peuvent être placés dans des sacs à bulles antistatiques ou des sacs de protection antistatique. 2. Emballage étanche à l'humidité : Pour éviter que l'humidité n'affecte le circuit imprimé, utilisez des déshydratants et des emballages ou des boîtes sous vide, notamment pour le transport longue distance ou le stockage à long terme. L'emballage sous vide permet de réduire la pénétration d'humidité, protégeant ainsi les composants de la carte PCB de l'oxydation et des dommages causés par l'humidité.
3. Protection par rembourrage : Utilisez des matériaux tels que la mousse, le polyéthylène expansé (EPE) ou le papier bulle pour prévenir les chocs et les vibrations pendant le transport. Des matériaux de rembourrage supplémentaires peuvent être ajoutés à l'intérieur de l'emballage extérieur afin de réduire les forces externes exercées sur le produit.
4. Emballage catégorisé : Pour les grandes quantités d'assemblages de circuits imprimés, classez-les par spécifications, modèles et lots, et apposez des étiquettes claires. Chaque colis doit contenir une nomenclature (BOM), un rapport d'inspection ou un certificat de conformité pour faciliter le comptage et la traçabilité.
5. Exigences relatives à l'emballage extérieur : L'emballage extérieur est généralement constitué de carton ou de boîtes en bois, qui doivent présenter une solidité et une résistance à la compression suffisantes pour éviter toute déformation pendant le transport. La boîte d'emballage doit être étiquetée avec les symboles « Résistant à l'humidité », « Manipuler avec précaution », « Antistatique » et autres.