Assemblage de circuits imprimés SMD

par Topfast | jeudi Mai 01 2025

Table des matières

Dispositifs de montage en surface (SMD) : Aperçu technique complet

Définition et évolution

Les dispositifs montés en surface (SMD) représentent une catégorie essentielle des composants SMT (technologie de montage en surface). Aux premiers stades de la fabrication des circuits imprimés, l'assemblage à travers les trous était entièrement manuel. Si l'automatisation initiale permettait de traiter les composants à broches simples, les pièces complexes devaient encore être placées manuellement avant d'être soudées par refusion.

Classifications SMD primaires

Par forme physique:

Composants de puces rectangulaires
Composants cylindriques de la puce
Composants de puces composites
Composants de forme spéciale

Par catégorie fonctionnelle:

Composants d'interconnexion:
- Fonction : Fournir une connexion/déconnexion mécanique/électrique
- Exemples :Connecteurs carte à carte, connecteurs FPC
- Principale caractéristique :Doit utiliser des contacts montés en surface
Composants actifs:
- Définition : Contrôler la tension/le courant pour produire un gain/une commutation dans les circuits.
- Caractéristiques :requièrent une alimentation externe, modifient les propriétés fondamentales
- Exemples :circuits intégrés, transistors, diodes
Composants passifs:
- Définition :Fournir des réponses cohérentes et reproductibles aux signaux
- Caractéristiques :Aucune alimentation externe n'est nécessaire
- Exemples :Résistances, condensateursinductrices
Composants de forme irrégulière:
- Définition : Configurations géométriques non standard
- Assemblage :Généralement, la mise en place se fait manuellement.
- Exemples :Transformateurs, circuits hybrides, commutateurs électromécaniques

Types de boîtiers IC

SOP (Small Outline Package)
SOJ (Small Outline J-lead)
PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier)
LCCC (Leadless Ceramic Chip Carrier)
QFP (Quad Flat Package)
BGA (Ball Grid Array)
CSP (Chip Scale Package)
FC (Flip Chip)
MCM (Multi-Chip Module)

Spécifications normalisées

Type de composant	Spécifications de la taille	Caractéristiques notables
Puce R/C/L	0201,0402,0603,0805,1206,1210,2010	±1% tolerance available
Condensateurs au tantale	TANA, TANB, TANC, TAND	Polarisé, haute capacité
Transistors	SOT23,SOT143,SOT89	Diverses configurations de broches
Composants de la MELF	Diodes, résistances	Facteur de forme cylindrique
Circuits intégrés SOIC	SOIC08-32	espacement des broches de 1,27 mm
ICs QFP	Différents nombres de broches	Options de pas de 0,4-1,0 mm
Boîtiers BGA	1.27,1.00,0.80mm array	Haute densité d'E/S
Paquets CSP	Pas de 0,50 mm	Emballage de la taille d'une puce

Note spéciale : Diamètre moyen de Sauter (SMD)

Dans les applications des buses de pulvérisation, le SMD désigne le diamètre d'une sphère ayant le même rapport volume/surface que l'ensemble des gouttelettes. Cette mesure est particulièrement importante pour :

Systèmes d'injection de carburant
Applications de revêtement
Génération d'aérosols

Les méthodes de calcul comprennent :

Diamètre moyen arithmétique
Diamètre moyen géométrique
Diamètre moyen de Sauter (le plus utilisé)

Cette approche normalisée permet une caractérisation précise de la distribution de la taille des gouttelettes dans diverses applications industrielles.

Principaux avantages de la technologie SMT

Intégration à ultra-haute densité

Intégration à ultra-haute densité
Résultats typiques de l'application :
✓ 40-60% reduction in end product volume
✓ 60-80% reduction in overall weight
✓ 300%+ improvement in PCB area utilization

Fiabilité exceptionnelle

Taux de défaut de soudure <0.02% (IPC-A-610 Class 3 standard)
Propriétés mécaniques améliorées :
✓ 10x improvement in vibration resistance
✓ 5x better shock resistance
✓ MTBF extended to 50,000 hours

Caractéristiques électriques supérieures

Optimisation des performances à haute fréquence :
✓ Parasitic inductance reduced to 0.1nH level
✓ Parasitic capacitance controlled within a 0.01pF range
Amélioration des performances CEM :
✓ 30dB reduction in electromagnetic interference
✓ 40% better RF noise suppression

Avantages de la fabrication intelligente

Efficacité de la production automatisée :
✓ Placement speed up to 200,000 CPH
✓ Line changeover time reduced to 15 minutes
Avantages globaux en termes de coûts :
✓ 30-50% lower production costs
✓ 45% improvement in material utilization
✓ 40% energy savings
✓ 70% reduction in labor requirements

Caractéristiques de la fabrication écologique

Avantages pour l'environnement :
✓ Lead content compliant with RoHS 2.0
✓ 60% reduction in waste generation
✓ 35% lower energy consumption
Le développement durable :
✓ 50% higher product recyclability
✓ 40% smaller carbon footprint

Données de comparaison des technologies :

Métrique	Traditionnel THT	SMT	Amélioration
Component density (pcs/cm²)	2-4	10-16	400%
Cycle de production (jours)	7-10	2-3	70%
Rendement du joint de soudure	98.5%	99.98%	1.5%
Coût par unité de surface	$1.2/cm²	$0.6/cm²	50%

Note : Les données sont basées sur des références industrielles. Les résultats réels peuvent varier selon l'application. La technologie SMT continue de progresser vers les microcomposants 0201/01005 et l'emballage empilé en 3D, ce qui stimule l'innovation continue dans la fabrication électronique.

Disposition des circuits imprimés pour les composants montés en surface

1. Spécifications relatives à la conception des tampons

Il existe deux configurations principales de tampons pour les appareils montés en surface :

NSMD (Non-Solder Mask Defined)
Configuration préférée pour la plupart des applications
Avantages :
✓ 15% better copper etching control
✓ 30% reduction in stress concentration points
✓ Improved solder joint reliability
SMD (Solder Mask Defined)
Utilisé dans des applications spécifiques à haute densité
Nécessite des contrôles de processus plus stricts

2.Recommandations concernant l'épaisseur du cuivre

Optimal copper thickness: <30μm (1oz)
Le cuivre plus fin fournit :
✓ 20% greater standoff height
✓ Better solder joint formation
✓ Reduced thermal stress during reflow
For >30μm copper:
Nécessite l'ajustement du volume de la pâte à braser
Peut nécessiter un profil de refusion modifié

3.Règles de conception des raccordements

Largeur de la trace entre les pastilles NSMD :
Maximum : 2/3 du diamètre du tampon
Recommandé :1/2 du diamètre du tampon
Structures Pad-via :
Doit utiliser la configuration NSMD
Assure une surface de soudure suffisante
Maintient une mouillabilité à 100 % de la soudure

4.Options de finition de surface

Type de finition	Épaisseur	Principales considérations
OSP	0.2-0.5μm	Idéal pour les composants à pas fin
ENIG	Ni 3-5μm/Au 0.05-0.1μm	Avoid >0.5μm Au to prevent brittleness
HASL	Non recommandé	Mauvaise coplanarité pour les pas fins

5.Pratiques critiques de mise en page

Routage symétrique des traces

Équilibrer les traces de direction X/Y
Empêche la rotation des composants pendant la refusion
Maintien d'un alignement correct des soudures

Conception de la décharge thermique

Utiliser des connexions par rayons pour les patins de mise à la terre
Assure une répartition uniforme de la chaleur
Empêche la formation de tombes

Considérations sur le masque de soudure

Clearance: 50μm minimum around pads
Éviter les coussinets définis par un masque, sauf en cas de nécessité

Orientation des composants

Aligner des composants similaires dans la même direction
Facilite l'inspection automatisée
Améliore la consistance de la soudure

Exemple de mise en œuvre :

For a 0402 component (1.0×0.5mm):

NSMD pad size: 0.6×0.3mm
Largeur de la trace : 0,2 mm (max)
Solder mask opening: 0.7×0.4mm
Espacement entre les coussinets : 0,4 mm

Remarque : ces lignes directrices s'appliquent en particulier aux applications à haute fiabilité, y compris l'électronique automobile, médicale et aérospatiale.Vérifiez toujours les capacités de votre fabricant de circuits imprimés avant de finaliser vos conceptions.

Différence entre SMD et Assemblage SMT

Définitions des concepts de base

SMD (Surface Mount Devices)

Définition technique : Composants électroniques miniaturisés conformes aux normes JEDEC
Types d'emballages typiques :
✓ Basic components: 0201/0402/0603 CHIP elements
✓ ICs: QFP (0.4mm pitch), BGA (0.5mm ball pitch), CSP, etc.
✓ Special devices: Leadless packages like QFN, LGA

SMT (technologie de montage en surface)

Portée du processus : Flux de fabrication complet, de l'impression de la pâte à braser à la soudure par refusion
L'évolution technologique :
1ère génération (années 1980) : Placement des composants de base de la puce
2e génération (années 1990) :Composants à pas fin (pas de 0,65 mm)
3e génération (années 2000) :01005 micro-composants/0,3mm BGA

II. Caractéristiques techniques comparées

Dimension de la caractéristique	SMD	SMT
Nature essentielle	Composants physiques	Système de processus de fabrication
Avantage de taille	90 % plus petit qu'un trou traversant	200 000 placements/heure
Application typique	Emballage de circuits intégrés à haute densité	Production entièrement automatisée
Mesures de la qualité	Soudabilité, résistance à la chaleur	Rendement du joint de soudure (>99.99%)
Tendance de développement	Emballage 3D/intégration hétérogène	Usine intelligente/jumelage numérique

Mécanisme de travail collaboratif

Complémentarité technique

SMD provides hardware foundation: Modern 0402 components measure just 0.4×0.2mm
SMT enables manufacturing breakthroughs: Latest placers achieve ±15μm@3σ accuracy

Voie d'optimisation des processus

Synergie de conception : Les règles de DFM garantissent la fabricabilité des CMS
Innovation matérielle :Soudure à basse température pour les CMS sensibles à la chaleur
Mise à niveau de l'équipement :3D SPI inspecte la pâte à braser des composants 01005

Amélioration des performances

Utilisation de l'espace : Amélioration de 300 % par rapport à THT
Coût de production : réduction de 40 à 60
Fiabilité : MTBF étendu à 50 000 heures

Applications intégrées dans la fabrication électronique moderne

Miniaturisation Mise en œuvre

Smartphones : Adopter des boîtiers CSP au pas de 0,25 mm
Produits portables :Utilisation de CMS flexibles + SMT de rouleau à rouleau

Applications haute fréquence

Stations de base 5G : CMS haute fréquence avec refusion sous vide
Radar automobile :Processus de placement spéciaux pour les composants 77GHz

Champs à haute fiabilité

Électronique aérospatiale : CMS résistants aux rayonnements + soudure sélective
Dispositifs médicaux :CMS biocompatibles + CMS basse température

Note: Per IPC-7351 standards, modern SMT lines must accommodate full-range SMD placement from 01005 to 50×50mm BGA. Their collaborative development is driving electronics manufacturing toward sub-0402 micro-components and 3D heterogeneous integration.

Micro SMD Surface Mount Technology Operation Specifications

Procédures opérationnelles standard

Phase d'impression de la pâte à braser

Pochoir découpé au laser (épaisseur 0,1-0,15 mm)
Impression des contrôles de paramètres :
✓ Squeegee pressure: 5-10N/cm²
✓ Printing speed: 20-50mm/s
✓ Separation speed: 0.5-1.0mm/s
3D SPI inspection (10μm resolution)

Phase de placement des composants

Exigences en matière d'équipement :
✓ Placement accuracy: ±25μm @3σ
✓ Minimum placement component: 01005 (0.4×0.2mm)
Système d'alimentation :
✓ EIA-481-1 compliant tape packaging
✓ Compatible with 8mm/12mm/16mm reels

Phase de soudage par refusion

Contrôle du profil de température :
✓ Preheat slope: 1-3°C/s
✓ Peak temperature: 235-245°C (lead-free)
✓ Time above liquidus: 60-90s
Nitrogen protection (O₂<1000ppm)

Analyse des avantages techniques

Dimension de l'avantage	Mise en œuvre technique	Mesure de la performance
Emballage normalisé	Emballage de la bande EIA-481	Efficacité de chargement améliorée de 40
Compatibilité des équipements	Prend en charge les composants de taille normale 0402-1206	Temps de changement de 15 minutes
Stabilité du processus	Contrôle des processus Six Sigma	CPK≥1.67
Qualité Fiabilité	Taux de vide de soudure <15%	Rendement au premier passage >99,5%

Points de contrôle clés

Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

Work surface resistance: 10⁶-10⁹Ω
Les opérateurs doivent porter des bracelets

Contrôle de l'humidité

MSD component storage: ≤10%RH (with desiccant)
Environnement de l'atelier : 40- 60% HR

Validation des processus

Inspection du premier article :
✓ 100% polarity verification
✓ Solder paste thickness measurement (±10% tolerance)
Échantillonnage de processus :
✓ X-ray inspection every 2 hours (for BGA)
✓ Cross-section analysis every 4 hours

Note: For ultra-micro components below 0201 size, vacuum pick-up devices (vacuum ≥80kPa) and micro vision alignment systems (5μm resolution) are recommended. All process parameters must comply with IPC-A-610 Class 3 standards.