Technologie de montage de surface (SMT)
Surface Mount Technology (SMT) a changé la façon dont les appareils électroniques sont fabriqués.Comme les gadgets électroniques continuent de devenir plus petits, plus rapides et plus puissants, il est devenu de plus en plus important d'avoir des méthodes de fabrication à la fois efficaces et fiables.SMT répond à ce besoin en permettant à des composants électroniques d'être placés directement sur la surface des circuits imprimés (PCB), au lieu de l'ancienne méthode où les composants devaient être insérés à travers des trous de la carte.Cette nouvelle façon de faire les choses accélère non seulement le processus de fabrication, mais permet également de créer des appareils électroniques plus petits, plus complexes et plus durables.Catalogue
Figure 1: Technologie de montage de surface (SMT)
Qu'est-ce que la technologie de montage de surface (SMT)?
La technologie de montage de surface (SMT) est un moyen de construire des dispositifs électroniques où les composants sont placés directement sur la surface d'une carte de circuit imprimé (PCB).Contrairement aux anciennes méthodes, où les pièces avaient des fils qui passaient par des trous dans la carte, SMT place les composants directement sur le PCB sans avoir besoin de ces trous.
Un gros avantage de SMT est qu'il fonctionne bien avec les machines qui peuvent assembler ces composants automatiquement.Étant donné que les pièces sont placées directement sur le PCB, les machines peuvent mettre rapidement et avec précision de nombreux composants en place en peu de temps.Cette automatisation rend le processus plus rapide et moins cher, faisant de SMT la méthode préférée pour produire de grandes quantités de produits électroniques.
Un autre avantage de SMT est qu'il permet des dispositifs électroniques plus petits et plus complexes.Sans avoir besoin de trous dans la carte, les composants peuvent être placés plus près et des deux côtés du PCB, ce qui permet d'économiser de l'espace.Cela est particulièrement utile dans l'électronique d'aujourd'hui, où les gadgets deviennent plus petits et plus puissants.
Le côté technique de SMT comprend l'utilisation d'une pâte qui maintient temporairement les composants du PCB.Cette pâte contient de minuscules boules de soudure qui fondent lorsque la planche est chauffée dans un four spécial, créant des connexions permanentes entre les composants et le PCB.
L'évolution de la technologie de montage de surface
Figure 2: PCB à travers le trous vs PCB SMT
Surface Mount Technology (SMT) est entré sous les projecteurs au cours des années 1970 et 1980, alors qu'il y avait un besoin croissant de dispositifs électroniques plus petits et plus avancés.À cette époque, les méthodes traditionnelles pour assembler des composants électroniques - où des pièces avec des jambes métalliques ont été insérées dans des trous sur une carte de circuit imprimé (PCB) - ont été avancées pour devenir moins pratiques.Cette ancienne méthode impliquait des pièces plus grandes et un long processus de placement ces pièces à travers des trous percés, ce qui a rendu plus difficile la possibilité de suivre la demande d'appareils plus petits et plus complexes.
SMT a introduit une nouvelle approche en permettant à des pièces électroniques d'être placées directement sur la surface du PCB sans avoir à percer des trous.Ce changement a non seulement rendu les composants et les planches elles-mêmes plus petites, mais aussi accéléré le processus de fabrication.En sautant l'étape d'insertion des pistes dans des trous, SMT a permis de produire des appareils électroniques plus rapidement, ce qui a été très utile à mesure que la demande de ces appareils augmentait.La taille plus petite des composants a également permis à plus de pièces de s'adapter à la carte, ce qui permet d'ajouter plus de fonctions dans des appareils plus petits, ce qui est devenu très courant dans l'électronique d'aujourd'hui.
SMT a également offert une meilleure durabilité par rapport aux anciennes méthodes.Les pièces montées à la surface du PCB sont moins susceptibles d'être endommagées par le mouvement ou les vibrations, conduisant à des dispositifs électroniques plus durables.Cette durabilité accrue, ainsi que la baisse des coûts des matériaux et la production plus efficace, ont fait de SMT le meilleur choix pour les appareils électroniques producteurs de masse.
Composants clés de la technologie de montage de surface (SMT)
Les dispositifs de montage en surface (SMD) sont les éléments de base utilisés dans la technologie de montage de surface (SMT).Contrairement aux composants traditionnels avec des fils qui passent par des trous dans une carte de circuit imprimé (PCB), les SMD sont conçus pour être placés directement sur la surface du PCB.Cette conception permet des circuits électroniques plus compacts et efficaces.Les SMD sont disponibles en trois types principaux: Composants passifs, transistors et diodes et circuits intégrés (CI).
Composants passifs
Ce groupe comprend des résistances, des condensateurs et des inductances.Ces composants aident à contrôler les signaux électriques dans un circuit.Les résistances et condensateurs SMD sont particulièrement courants et sont disponibles en tailles standard comme 1812, 1206, 0805, 0603, 0402 et 0201. Les nombres montrent la taille du composant en centième de pouce, avec les deux premiers chiffres indiquant la longueur et la dernièredeux la largeur.Le passage à des tailles plus petites dans SMDS a permis de créer des conceptions de circuits plus compactes, permettant le développement de dispositifs électroniques modernes et plus petits.
Ces mesures aident à décider quels composants conviennent à différents circuits électroniques, en particulier lors de la conception de dispositifs modernes plus petits et plus efficaces.
|
Taille SMD |
Longueur (pouces) |
Largeur (pouces) |
Longueur (mm) |
Largeur (mm) |
|
1812 |
0,180 |
0.120 |
4.50 |
3.20 |
|
1206 |
0,125 |
0,060 |
3.20 |
1.60 |
|
0805 |
0,080 |
0,050 |
2,00 |
1.25 |
|
0603 |
0,063 |
0,031 |
1.60 |
0,80 |
|
0402 |
0,040 |
0,020 |
1,00 |
0,50 |
|
0201 |
0,024 |
0,012 |
0,60 |
0,30 |
Transistors et diodes
Les transistors et les diodes dans SMT sont généralement emballés dans de petits caisses en plastique.Ces cas ont des leads (jambes métalliques) qui sont pliés pour toucher le PCB.Ces composants ont généralement trois prospects, qui sont disposés pour faciliter les placer correctement sur le tableau.Leur petite taille et leur conception de montage en surface aident à économiser de l'espace sur le PCB, permettant à plus de composants de s'adapter sur une seule planche, ce qui augmente la fonctionnalité du circuit.
Circuits intégrés (CI)
Figure 3: différents types de packages SMT IC
Les ICS dans SMT sont disponibles dans différents types de packages, qui sont choisis en fonction de la complexité du circuit et du nombre de connexions nécessaires.Les forfaits IC communs incluent Le petit circuit intégré de contour (SOIC), le petit paquet de contour (TSOP) et le petit paquet de contour (SSOP).Ces forfaits ont des fils qui s'étendent des côtés, conçus pour être facilement montés sur la surface du PCB.Pour des CI plus complexes qui ont besoin de plus de connexions et de performances plus élevées, des packages comme Pack à quadruple (QFP) et tableau de grille à billes (BGA) sont utilisés.Le package BGA, en particulier, est connu pour fournir un grand nombre de connexions dans un petit espace, en utilisant un tableau de petites boules de soudure sur le dessous du package pour se connecter au PCB.
Processus de fabrication SMT
Le processus de fabrication SMT comprend plusieurs étapes importantes pour s'assurer que les SMD sont correctement placés et soudés sur le PCB.Ce processus est hautement automatisé, ce qui contribue à augmenter l'efficacité et la cohérence dans la production de grandes quantités de circuits électroniques.
Application de pâte de soudure
Figure 4: Application de la pâte de soudure dans le processus SMT
Le processus commence par l'application de la pâte de soudure, un mélange épais de minuscules particules de soudure et de flux (un produit chimique utilisé pour nettoyer et préparer les surfaces pour la soudure).La pâte de soudure est appliquée aux coussinets du PCB, qui sont les endroits où les SMD seront placés.Un pochoir est utilisé pour appliquer la pâte uniquement sur ces coussinets, en s'assurant que la soudure n'est présente que là où elle est nécessaire.Cette étape est très importante car la quantité et le placement de la pâte de soudure affectent directement la qualité des joints de soudure et la fiabilité globale du circuit.
Placement des composants
Une fois la pâte de soudure appliquée, les machines automatisées, appelées machines à pick-and-place, positionnent les SMD sur les coussinets recouverts de casser.Ces machines sont très précises et peuvent placer des composants à des vitesses élevées, ce qui est nécessaire pour fabriquer des circuits électroniques complexes.L'orientation et le placement corrects de chaque composant sont assurés par des systèmes de vision avancés qui guident les machines.
Soudeur de reflux
Une fois que tous les composants sont en place sur le PCB, l'assemblage est déplacé dans un four de reflux.Pendant le soudage de reflux, le PCB est chauffé de manière contrôlée, provoquant la fonte de la pâte de soudure.À mesure que le PCB se refroidit, la soudure durcit, formant de fortes connexions mécaniques et électriques entre les composants et le PCB.La température dans le four de reflux est soigneusement contrôlée pour éviter d'endommager les composants et de s'assurer que le processus de soudage est uniforme sur toute la carte.
Inspection et test
Après la soudure, le PCB assemblé passe par une inspection et des tests approfondis pour s'assurer que tous les composants sont correctement placés et qu'il n'y a pas de défauts dans les joints de soudure.Ce processus d'inspection implique généralement Inspection optique automatisée (AOI), où les caméras et les logiciels sont utilisés pour détecter des composants ou des problèmes mal alignés ou manquants avec la soudure.En outre, Inspection des rayons X Peut être utilisé pour vérifier les joints de soudure, en particulier pour les packages BGA, où les joints de soudure ne sont pas visibles.Des tests fonctionnels sont également effectués pour confirmer que le PCB assemblé fonctionne comme prévu.
Avantages de la technologie de montage de surface
Surface Mount Technology (SMT) offre plusieurs avantages clairs qui en ont fait la méthode incontournable pour placer des composants électroniques sur des circuits imprimés (PCB).
Un avantage majeur de SMT est son rôle dans miniaturisation.SMT utilise des composants plus petits et leur permet d'être emballés plus densément sur le PCB, ce qui permet de créer des appareils électroniques plus compacts.Cette capacité à réduire la taille des appareils est particulièrement utile aujourd'hui, où l'espace est limité, en particulier dans les gadgets portables comme les smartphones et les appareils portables.
SMT améliore également les performances globales des appareils électroniques. Avec SMT, les composants peuvent être placés plus près les uns des autres sur le PCB.Cette proximité aide à maintenir la qualité des signaux voyageant à travers le circuit, ce qui est particulièrement bénéfique pour les appareils qui fonctionnent à des fréquences plus élevées.En réduisant le bruit électrique indésirable, SMT garantit que l'appareil fonctionne mieux.
Un autre avantage de SMT est sa rentabilité.SMT est conçu pour l'assemblage automatisé, ce qui signifie que les machines, et non les humains, placent les composants sur la carte.Cette automatisation accélère le processus de production et réduit le coût de la main-d'œuvre.De plus, l'utilisation de machines assure une qualité cohérente car il y a moins de chances d'erreur humaine.La combinaison d'une production plus rapide et de la baisse des coûts de main-d'œuvre fait de SMT une option plus abordable pour les fabricants.
Dernièrement, SMT améliore les performances thermiques des appareils. Les composants de SMT sont montés directement sur le PCB, avec peu d'espace entre eux.Ce contact étroit aide à se propager et à gérer la chaleur plus efficacement.Une meilleure gestion de la chaleur est importante pour garantir que les appareils électroniques durent plus longtemps et s'exécutent de manière fiable, en particulier dans les applications de haute puissance.
Défis de la technologie de montage de surface
Figure 5: Défis de la technologie de montage de surface (SMT)
Surface Mount Technology (SMT) fait face à plusieurs difficultés, principalement en raison de la petite taille de ses composants et de la précision nécessaire pendant la fabrication.L'un des plus grands problèmes est la reprise, ce qui implique de supprimer et de remplacer les composants.Parce que ces composants sont si minuscules et proches les uns des autres sur la carte de circuit imprimé, la reprise nécessite un grand soin pour éviter d'endommager les pièces voisines ou la planche elle-même.Cette tâche a souvent besoin d'outils spéciaux et de travailleurs qualifiés, ce qui peut augmenter le temps et le coût impliqués.
Un autre défi majeur est le coût initial nécessaire pour mettre en place des lignes de production SMT.Contrairement aux anciennes méthodes comme la technologie à travers, SMT nécessite des machines avancées pour placer des composants, les souder et inspecter les produits finis.Ces machines, telles que les machines à pick-and-place à grande vitesse et les fours de reflux, sont coûteuses à acheter.De plus, ils ont besoin d'une main-d'œuvre qualifiée pour fonctionner et entretenir, ce qui ajoute au coût global et à l'investissement en temps.
Applications de la technologie de montage de surface
Figure 6: Applications de la technologie de montage de surface (SMT)
La technologie de montage de surface est largement utilisée dans diverses industries car elle permet la création de dispositifs électroniques plus petits, plus légers et plus efficaces.Dans l'électronique grand public, par exemple, SMT est utilisé pour fabriquer des produits comme les téléphones portables, les ordinateurs portables et les téléviseurs, où la sauvegarde de l'espace et l'emballage dans plus de composants est très important.L'industrie automobile utilise également beaucoup SMT, en particulier pour les systèmes électroniques comme les unités de contrôle des moteurs (ECU) et les systèmes de divertissement dans les voitures, qui doivent être fiables et bien performer dans des conditions difficiles.
Dans les contextes industriels, SMT est utilisé pour fabriquer des appareils tels que les contrôleurs logiques programmables (PLC) et les panneaux de contrôle, qui sont nécessaires à l'automatisation et à la gestion des processus industriels.Ces appareils bénéficient de la précision et de la durabilité que SMT offre, leur permettant de travailler efficacement dans des environnements sévères.L'industrie des dispositifs médicaux dépend également de SMT pour la création d'équipements avancés comme les machines d'imagerie et les appareils de surveillance.La capacité de produire des composants petits, fiables et hautes performances est très importante dans les applications médicales, où la précision et la sécurité sont des priorités les plus importantes.
Différences entre SMD et SMT
Figure 7: Dispositifs de montage de surface (SMD) et technologie de montage de surface (SMT) en action
Les dispositifs de montage de surface (SMD) et la technologie de montage de surface (SMT) sont étroitement liés mais se référent à différentes parties du même processus.SMT est l'ensemble du processus d'assemblage des composants électroniques directement sur la surface d'une carte de circuit imprimé (PCB).Ce processus comprend plusieurs étapes, telles que la mise en place de composants avec précision, les souder en place, puis tester le produit final pour s'assurer qu'il fonctionne correctement.
D'un autre côté, les dispositifs de montage de surface (SMD) sont les pièces électroniques individuelles conçues pour ce type d'assemblage.Contrairement à des composants plus anciens qui avaient de longues pistes qui collaient à travers les trous dans la planche, les SMD ont des fils ou des terminaux plats et courts qui sont soudés directement sur la surface du PCB.Les SMD comprennent une variété de composants, tels que des résistances, des condensateurs et des circuits intégrés (CI), et ils sont ce qui rend les appareils électroniques modernes plus petits et plus efficaces.Ainsi, bien que SMT soit le processus global, SMD fait référence aux pièces spécifiques utilisées dans ce processus.
Conclusion
La technologie de montage de surface (SMT) et les dispositifs de montage de surface (SMD) ont considérablement changé la façon dont l'électronique est fabriquée, permettant la création de dispositifs plus petits, plus efficaces et plus fiables.Le passage de l'ancienne technologie à travers le SMT a contribué à rendre les composants électroniques plus petits et a amélioré le processus global de fabrication.Bien que SMT ait des défis, comme la nécessité d'un travail minutieux lors de la réparation ou du remplacement des pièces et des coûts élevés de la mise en place des machines, les avantages, comme une production plus rapide, une meilleure gestion de la chaleur et des appareils plus durables, en font le meilleur choixpour fabriquer un grand nombre de produits.Alors que la technologie continue d'avancer, SMT continuera à jouer un rôle important dans l'avenir de l'électronique, ce qui en fait un sujet qui mérite d'être compréhensif.En apprenant davantage sur SMT et SMDS, nous pouvons mieux apprécier la façon dont les appareils électroniques que nous utilisons tous les jours sont fabriqués.
Questions fréquemment posées [FAQ]
1. Quels sont les avantages de SMT ou SMD?
SMT et SMD offrent l'avantage de rendre les appareils électroniques plus petits et plus compacts.Ils permettent une production plus rapide et moins chère car les machines peuvent être utilisées pour placer automatiquement les pièces.Cette méthode améliore également la façon dont les appareils fonctionnent et combien de temps ils durent.De plus, SMT permet de placer des pièces des deux côtés de la carte de circuit imprimé, ce qui permet d'économiser un espace.
2. Quelles sont les fonctions de SMT?
SMT est utilisé pour placer efficacement les pièces électroniques à la surface d'une carte de circuit imprimé.Ce processus aide à créer des circuits électroniques plus petits, plus légers et plus complexes.Il accélère également la production et réduit les coûts en permettant aux machines de gérer l'assemblage.
3. Que sont les composants SMT de la technologie de montage de surface?
Les composants SMT sont les petites pièces électroniques conçues pour être placées à la surface d'une carte de circuit imprimé.Il s'agit notamment de choses comme les résistances, les condensateurs, les inductances, les transistors, les diodes et les circuits intégrés (CI).Ces pièces ont de courtes fils ou terminaux qui sont directement soudés sur la planche.
4. Pourquoi SMD est-il utilisé?
Le SMD est utilisé car il aide à rendre les appareils électroniques plus petits, plus efficaces et plus fiables.En utilisant SMDS, la taille des circuits électroniques peut être réduite, ce qui est utile pour fabriquer des appareils compacts comme les smartphones et les ordinateurs portables.Il permet également un assemblage automatisé, ce qui réduit les coûts de production et assure une qualité cohérente.
5. Quelle est la différence entre le montage SMD et SMT?
SMD signifie un dispositif de montage de surface, qui sont les petites pièces utilisées dans l'électronique qui sont placées à la surface d'une carte de circuit imprimé.SMT signifie Surface Mount Technology, qui est la méthode ou le processus utilisé pour mettre ces pièces SMD sur la carte.Ainsi, SMD fait référence aux pièces elles-mêmes, tandis que SMT est le processus de les placer sur le tableau.