En tant que technologie de base utilisée dans l’industrie moderne de fabrication de produits électroniques, de nouveaux matériaux, de nouvelles technologies et de nouveaux équipements liés à l’assemblage SMT (Surface Mount Technology) apparaissent constamment, tandis que la densité d’assemblage augmente, que le nombre de broches s’accroît et que le pas diminue. De plus, un nombre croissant de SMD (Surface Mount Devices) utilisent des boîtiers sans broches visibles.
Tous les changements mentionnés ci-dessus imposent des exigences plus élevées en matière d’inspections et d’essais appliqués dansProcessus d’assemblage SMTet il devient de plus en plus important de définir des procédures d’inspection et d’essai et de choisir des technologies d’inspection pendant l’assemblage SMT.
Technologie d’inspection et de test SMT
Au cours du processus d’assemblage SMT, les principales inspections et tests généralement utilisés comprennent l’inspection visuelle, l’AOI (inspection optique automatisée), l’inspection par rayons X et l’ICT (test en circuit).
a. Inspection visuelle
En ce qui concerne son sens littéral, l’inspection visuelle désigne l’inspection au cours de laquelle le personnel détermine si la qualité du produit est conforme aux normes de fabrication directement en observant le produit cible à l’œil nu. L’inspection visuelle a été largement appliquée en raison de sa facilité de mise en œuvre et de son faible coût, tandis que son exécution est étroitement liée à l’expérience du personnel et à son attitude au travail. De plus, elle ne peut pas être utilisée pour l’inspection des boîtiers 0603 ou 0402 et de certains composants à pas fin en raison de limitations physiques. Le long de la ligne de fabrication SMT, les inspections visuelles sont généralement effectuées après l’impression de la pâte à braser, avant la refusion et après la refusion, parmi lesquelles l’inspection visuelle réalisée avant la refusion est la plus importante en ce qui concerne la garantie de la qualité de l’assemblage SMT.
b. AOI
Généralement utilisé juste après l’inspection visuelle post-refusion,test AOIest appliquée pour révéler les défauts grâce à l’utilisation d’une technologie de traitement optique à grande vitesse et haute précision. Lorsque la machine AOI fonctionne, la caméra capture rapidement des images des cibles inspectées et les compare avec les paramètres appropriés qui ont été enregistrés dans la base de données, de sorte que les défauts des PCB (Printed Circuit Board) soient détectés et automatiquement signalés sur le moniteur.
Les avantages des équipements AOI incluent une programmation facile à apprendre et des opérations simples. Cependant, l’AOI ne peut pas être utilisée pour les inspections structurelles de composants dont les joints de soudure sont invisibles, comme les BGA (Ball Grid Array). De plus, l’AOI ne parvient pas non plus à détecter les défauts peu évidents tels que le gauchissement des composants et des PCB.
c. TIC
Les dispositifs utilisés pour la mise en œuvre des tests ICT comprennent les testeurs à sondes mobiles et les testeurs à clous de contact, et les objets de test sont généralement des modules passant par l’assemblage SMT. Les performances électriques des composants sur le PCB peuvent être testées par l’ICT et les défauts incluent les pièces manquantes, les pièces incorrectes, les composants défectueux, les courts-circuits, les circuits ouverts et les assemblages défectueux, etc.
d. Inspection par rayons X
Inspection par rayons Xest utilisé pour inspecter la qualité des joints de soudure en effectuant un balayage sur le PCB. La qualité de la soudure peut être clairement reflétée grâce à la pénétration des rayons X. Comparée à l’AOI, l’inspection par rayons X est plus capable de montrer davantage de dimensions des joints de soudure, mais présente un coût plus élevé.
Les inspections présentées ci-dessus possèdent leurs propres caractéristiques et doivent être choisies de manière appropriée en fonction des cibles spécifiques à contrôler lors de l’assemblage SMT. L’application globale de plusieurs méthodes d’inspection contribue à réduire les coûts de retouche et à améliorer le taux de conformité.
Paramètres de placement pour l’inspection SMT
Les inspections ont principalement lieu aux étapes suivantes tout au long de la procédure d’assemblage SMT, depuis la réception des matières premières jusqu’à l’achèvement de l’assemblage.
a. Inspection à la réception avant assemblage
La mission principale du contrôle à la réception vise à effectuer une surveillance de la qualité sur tous les matériaux participant à l’assemblage SMT, y compris les circuits imprimés nus,pochoir, composants, pâte à braser, etc.
b. Inspection du processus pendant l’assemblage SMT
L’inspection des procédés pendant l’assemblage SMT est utilisée pour tester les performances, analyser et traiter les défauts, y compris l’impression de pâte à braser, le placement des composants et la refusion.
c. Inspection et retouche des modules après soudure par refusion
La qualité d’assemblage et la fonction des modules assemblés sont inspectées après le brasage par refusion, et des mesures de retouche peuvent être prises en temps utile pour corriger les défauts.
Inspection à la réception
L’inspection à la réception est généralement effectuée à l’œil nu, c’est‑à‑dire par inspection visuelle, et ses objets d’inspection comprennent les circuits imprimés nus, les composants et la pâte à braser.
a. Inspection à la réception des circuits imprimés nus
Inspection de la taille et de l’apparence
Les éléments d’inspection de la taille de la carte nue comprennent le rapport d’aspect, l’espacement et la tolérance, ainsi que la taille du bord du PCB. Son apparence peut être inspectée par un inspecteur de PCB, avec des cibles d’inspection comprenant les couches internes/externes dePCB multicouche, circuits imprimés simple/double face et éléments d’inspection ouvertures, courts-circuits, rayures, largeur de ligne, tracés et autres défauts.
Inspection du gauchissement
La méthode de mesure manuelle du gauchissement d’un PCB consiste à mesurer la distance entre le quatrième coin et la surface de la table tout en maintenant fermement les autres coins de la carte appliqués contre la surface de la table.
Inspection de soudabilité
L’inspection de la soudabilité en SMT se concentre sur l’inspection des pastilles et des trous métallisés, y compris l’essai de trempage sur bord, l’essai de trempage en rotation, l’essai de trempage en vague et l’essai de bille de soudure.
Inspection des défauts internes
La technologie de microsection est généralement appliquée à l’inspection des défauts internes des circuits imprimés, avec des éléments d’inspection couvrant l’épaisseur du cuivre avec un alliage étain-plomb, l’alignement entre les couches conductrices, la stratification, etc.
b. Inspection à la réception des composants
Tout d’abord, des inspections à la réception doivent être effectuées sur les composants conformément aux normes et réglementations correspondantes. Les points concernant l’inspection des composants comprennent les aspects suivants : vérifier si les performances, les spécifications et le conditionnement des composants sont conformes aux exigences de la commande, aux exigences de fiabilité du produit, aux exigences de la technologie d’assemblage et des équipements d’assemblage, ainsi qu’aux exigences de stockage. Outre les inspections générales ci-dessus, la coplanarité des broches et l’épaisseur de la couche de revêtement des broches doivent être contrôlées afin de garantir leur compatibilité avec les exigences technologiques et leur capacité à supporter 10 cycles de chauffage.
c. Inspection à la réception de la pâte à braser
Une pâte à braser qualifiée doit présenter un pourcentage de métal compris entre 85 % et 92 %, une résistance de polymérisation de joint de soudure qualifiée, une adhérence comprise entre 200 Pa·s et 800 Pa·s, etc.
Inspection en cours de processus
La fabrication par assemblage SMT couvre principalement les procédures suivantes : impression de pâte à braser, placement des composants et refusion. Pour améliorer le taux de conformité, des inspections doivent être effectuées tout au long du processus de fabrication de l’assemblage SMT. Par conséquent, un contrôle qualité doit être réalisé après chaque étape importante afin que les défauts survenus lors de l’étape précédente puissent être détectés à temps et que les produits non conformes n’entrent pas dans l’étape suivante.
a. Inspection de l’impression de pâte à braser
Les normes d’inspection de l’impression de la pâte à braser comprennent les aspects suivants :
•La pâte à braser doit être appliquée de manière uniforme ;
• L’image de la pâte à braser doit être alignée avec le pad, tant en taille qu’en forme ;
• La quantité et l’épaisseur de la pâte à braser doivent être conformes aux exigences ;
•La pâte à souder doit être moulée sans affaissement ni fissures ;
• La zone de pastille couverte par la pâte à braser doit être conforme à la norme.
b. Inspection du montage de puce
Les défauts de montage des puces comprennent le mauvais positionnement, l’absence de composants, l’excès de colle, l’erreur de composants, la mauvaise orientation, le flottement et la rotation. Dès que les défauts ci-dessus se produisent, les paramètres correspondants doivent être modifiés en temps voulu afin d’obtenir un résultat de montage de puces optimal.
c. Inspection de brasage par refusion
Les défauts de soudure qui se produisent fréquemment comprennent l’effet « tombstone », la quantité de soudure insuffisante, l’oxydation, la soudure avec vides, les billes de soudure, la soudure froide, etc. L’effet « tombstone » désigne le phénomène où les composants se dressent après la soudure ; la quantité de soudure insuffisante désigne le phénomène où l’épaisseur de la pâte à braser est inférieure à un quart de l’épaisseur du composant ; l’oxydation désigne le phénomène où la forme de la pâte à braser est irrégulière ; la soudure avec vides désigne le phénomène où il n’y a pas de pâte à braser entre le composant et le pad ; les billes de soudure désignent de petites billes de soudure ou des billes de forme irrégulière formées par la fusion de la soudure au cours debrasage par refusion; la soudure froide désigne le phénomène où aucun IMC fiable n’est généré entre la surface de soudure et le pad et, lorsqu’une force externe est appliquée, les composants peuvent éventuellement se desserrer.
Inspection et retouche de produit
a. Inspection du produit
Une fois la fabrication par assemblage SMT terminée, le produit qualifié entrera dans l’étape de test suivante : test ICT et test fonctionnel.
Jusqu’à présent, l’équipement TIC couramment utilisé est le testeur à sondes mobiles, qui utilise des sondes pour remplacer le gabarit à clous du testeur à lit de clous. Le test est réalisé grâce au déplacement à grande vitesse des sondes, et la procédure de test peut être directement extraite via un logiciel CAO. Pendant le fonctionnement du testeur à sondes mobiles, la connexion électrique entre les composants et la carte est testée sur la base de positions de coordonnées, avec des emplacements spécifiques marqués, de sorte que toutes sortes de défauts invisibles puissent être détectés avec précision.
Après le test ICT vient le test de fonctionnement, qui est utilisé pour évaluer l’ensemble du système afin de garantir que celui-ci est capable de mettre en œuvre toutes sortes de fonctions conformément aux objectifs de conception. Au cours du processus de test de fonctionnement, l’alimentation et les signaux d’entrée sont fournis à certains modules fonctionnels du produit assemblé pour vérifier si les signaux de sortie peuvent atteindre les indices de performance fonctionnelle ou pour observer certaines fonctions.
b. Retravail
La retouche comporte deux types lorsqu’il s’agit de modules non conformes : la retouche manuelle et la retouche en station. La retouche manuelle impose des exigences particulièrement élevées en matière d’outils de retouche et de niveau d’opération du personnel de retouche. Lorsqu’il s’agit de retoucher des circuits imprimés à haute densité de composants tels queQFP ou BGAon utilise généralement une station de retouche professionnelle.
Reprise de composants à puce
Les défauts de soudure des composants montés en surface comprennent généralement l’effet « tombstone », une quantité insuffisante de pâte à braser, les courts-circuits, les déplacements, les fissures, etc. Les composants présentant un défaut de type tombstone doivent être retirés au fer à souder électrique puis ressoudés. Les composants présentant une quantité insuffisante de pâte à braser doivent être corrigés en ajoutant de la pâte à braser au moyen d’un fer à souder électrique. Les composants présentant des courts-circuits doivent être séparés à l’aide d’un fer à souder électrique et ceux présentant des fissures doivent être remplacés.
Reprise de composants CI
Les défauts de soudure des composants CI concernent généralement les ponts de soudure, le manque d’étain et les déplacements. Les ponts de soudure peuvent être éliminés à l’aide d’un fer à souder électrique pour les séparer ; un manque de pâte à braser peut être compensé en ajoutant de la pâte à braser ; les composants CI présentant un fort déplacement doivent être retirés puis ressoudés manuellement.
La fabrication de produits électroniques a connu une expansion significative, en particulier dans l’assemblage SMT de composants électroniques, qui nécessite de nouveaux matériaux et techniques pour gérer des densités de montage élevées et des problèmes de broches sans repère visuel. L’application de technologies d’inspection robustes telles que l’inspection visuelle, l’AOI, l’inspection par rayons X et l’ICT est primordiale. Ces instruments assurent un contrôle essentiel tout au long du processus SMT, depuis l’inspection initiale des matériaux jusqu’aux tests finaux du produit, afin de réduire les défauts et de garantir une fiabilité optimale des produits.
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Ressources utiles:
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