Assemblage carte électronique

Comment monter un composant sur un pcb ?

Voici les principales technologies de report de composant pour la fabrication des cartes électroniques.

Le brasage manuel - brasage au fer à souder

Il s’agit du plus ancien des procédés pour monter un composant sur une carte électronique, qui d’ailleurs reste aujourd'hui toujours d’actualité pour les opérations de câblage, retouche, réparation des petits ou grands composants, qu’ils soient  traversants ou CMS (excepté les BGA).  
Il s’effectue au moyen des éléments suivants :

  • un fer à braser équipé d’un jeu de différents types de pannes,
  • un métal d’apport constitué d’un fil d’alliage (essentiellement Etain Cuivre Argent) avec un flux décapant (dans l'âme ou en enrobage)
  • le plus souvent à l'air libre, par contre on peut utiliser un gaz d’assistance pour inerter l’extrémité de la panne pour améliorer la qualité de brasage
  • éventuellement une simple loupe, ou une loupe binoculaire pour plus de précision

Le principe consiste à utiliser le transfert thermique par contact de la panne avec les différents éléments à braser. Ainsi le flux et l’alliage porté à une température spécifique permettent de réaliser le mouillage à la fois sur la surface du circuit imprimé, et sur la terminaison du composant traversant ou CMS (SMD).

Le brasage à la vague

Le brasage à la vague se déroule en plusieurs phases de fabrication (cas d’un circuit double faces): 

  1. L’opération débute par la dépose de plusieurs points de colle sur la face inférieure du circuit imprimé. L’étape suivante consiste à placer les composants montés en surface (CMS). L’ensemble passe alors en polymérisation. Lors de l’opération de brasage à la vague, les points de colle permettent de maintenir les composants plaqués le temps de réaliser les brasures . 
  2. L'opération se poursuit avec l’insertion des composants traversant (PTH), montés puis verrouillés (“clinchés”). La carte est alors prête à passer dans la machine de brasage à la vague.
  3. Puis vient la pulvérisation d’un flux de décapage d’oxydes sur la face inférieure de la carte, et à l’intérieur des trous métallisés .
  4. Pour combattre les oxydes, ce flux doit ensuite subir une activation thermique sur la zone de préchauffage de la machine (chauffage par résistances électriques).
  5. L’opération se termine par le passage de la carte au-dessus des 2 vagues d’alliage de la machine (vague turbulente et vague laminaire) qui lèchent le dessous de la carte pour réaliser simultanément l’ensemble des joints de soudure de la carte. En toute fin, la carte est refroidie avant d’être stockée. Ceci est nécessaire pour limiter le stress et éviter les déformations du PCBA avant le test fonctionnel.

Le brasage par refusion

Le brasage par refusion s'obtient par fusion de la crème à braser préalablement déposée par sérigraphie sur le circuit imprimé, entre les pastilles de connexion (“Pad”) et les terminaisons métalliques des composants. Cette crème à braser est constituée d’alliage à base d’étain, cuivre, argent (et autres éléments) en poudre, mélangé à un flux. Lors du procédé de refusion, l’ensemble de la carte, de la crème, et des composants est monté en température jusqu’à l’atteinte du seuil de température de Liquidus de l’alliage. A cette température les billes d’alliage entrent en fusion et coalescent entre elles, et commencent à s'étaler pour former le joint de brasure. On parle du mouillage du joint de brasure sur les plages d'accueil du circuit et sur les terminaisons des composants. L’opération de montée en température se poursuit encore généralement de plusieurs dizaines de degrés pour permettre la refusion de l’intégralité des points de brasure et laisser un temps suffisant pour obtenir le parfait étalement (mouillage) des brasures sur l’ensemble de la carte électronique, avant de refroidir l’ensemble.

Parmi les nombreuses mesures pour améliorer la qualité du processus de refusion, l’utilisation d’une atmosphère inerte est probablement l’une des plus efficaces pour réduire de façon importante l’ensemble des  défauts et retouches.

Le collage utilisant des colles conductrices

Les colles conductrices sont des formulations à base de résines synthétiques mélangées à des charges métalliques. Ces colles assurent la conductivité d’une fine couche après une étape de polymérisation réalisée à température ambiante ou dans un four sous air.
La colle conductrice est une solution utilisées ponctuellement pour assurer :

  • des retouches sur les cartes PCB (pour corriger une erreur de conception par exemple),
  • l’établissement des connexions sur un montage spécifique : contacts électriques entre des composants et un circuit sensible à la température,
  • une connexion qui nécessite un matériau plus souple que l’alliage métallique, pour résister aux vibrations et aux déformations.
     

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