technologie de montage en surface

La technologie de montage en surface (SMT) place les composants électroniques directement sur la surface d'une carte de circuit imprimé (PCB) plutôt que d'insérer des broches dans des trous percés. Les composants reposent à plat sur la carte, leurs broches ou plages de contact étant soudées aux pistes de cuivre par des processus de soudure par refusion ou de soudure à la vague. Cela remplace l'insertion traversante, qui a dominé la fabrication électronique jusqu'aux années 1980 et reste utilisée pour les composants nécessitant une résistance mécanique ou des connexions à courant élevé.

Une ligne SMT typique déplace les PCB nus à travers une séquence : la pâte à souder est sérigraphiée sur la carte, déposant une fine couche de flux et de poudre de soudure sur chaque plage ; une machine de placement (souvent avec plusieurs têtes travaillant en parallèle) positionne les composants avec une précision de 0,1 mm ou mieux ; la carte chargée passe dans un four de refusion où la température monte à 240-260 degrés Celsius, faisant fondre la soudure et fixant les composants en place. Des systèmes de vision vérifient le placement avant la refusion pour détecter les désalignements. Les cartes peuvent faire un deuxième passage pour la soudure à la vague de composants plus grands, ou les cartes double face passent par des processus de soudure sélective pour des assemblages mixtes.

Les types de composants varient selon l'empreinte et le pas. Les composants passifs comme les résistances 0402 (0,04 par 0,02 pouce) sont minuscules et denses ; les boîtiers BGA (ball grid array) comportent des centaines de billes de soudure sur la face inférieure et nécessitent un profilage thermique minutieux. Les composants à pas fin avec des broches espacées de 0,5 mm ou moins exigent un équipement de précision et des opérateurs qualifiés. Les LGA (land grid arrays) et les QFP (quad flat packs) occupent le juste milieu sur la plupart des cartes de production.

Pourquoi la SMT domine malgré sa complexité

La SMT réduit le temps et le coût d'assemblage à grande échelle car les machines gèrent le placement à des cadences supérieures à 10 000 composants par heure. L'espace sur le PCB diminue considérablement : les composants se trouvent des deux côtés d'une carte, et la densité des plages dépasse de loin l'espacement des traversants. L'inspection optique automatisée (AOI) détecte les soudures froides, les composants manquants et le « tombstoning » (un composant qui se soulève d'un côté) avant que les cartes ne quittent la ligne. La reprise des joints défectueux nécessite un équipement thermique et des compétences ; certains défauts justifient le remplacement du composant plutôt que la réparation.

Les inconvénients incluent le coût des équipements d'investissement (les machines de placement coûtent de 50 000 à 500 000 dollars selon la vitesse et la capacité), la nécessité de pochoirs et de programmations personnalisés pour chaque conception de PCB, et le stress thermique sur les petits composants pendant le chauffage et le refroidissement rapides. Les applications à haute fiabilité dans l'aérospatiale ou la fabrication de dispositifs médicaux mélangent souvent la SMT avec des composants traversants pour les circuits critiques, acceptant la complexité d'assemblage pour gagner en robustesse mécanique là où les joints de soudure sont soumis à des vibrations ou à des cycles thermiques.