Précision à l'échelle microscopique : technologie de placement SMT avancée et défis

Le cœur de l'assemblage de circuits imprimés (PCB) modernes à haut volume réside dans la machine de placement à technologie de montage en surface (CMS), un summum de l'ingénierie mécatronique. Les machines de placement à grande vitesse d'aujourd'hui peuvent placer plus de 200 000 composants par heure, tandis que les cellules de placement flexibles gèrent les composants volumineux, de forme irrégulière ou délicats. Cette vitesse et cette flexibilité sont rendues possibles grâce à plusieurs technologies clés.Systèmes de vision haute résolution sont les yeux de la machine. Les caméras orientées vers le haut calibrant les repères de la carte, corrigeant tout étirement ou désalignement du panneau. Les caméras orientées vers le bas, souvent avec plusieurs angles d'éclairage (coaxial, latéral, rétroéclairage), inspectent chaque composant avant le placement. Elles mesurent la coplanarité des broches, vérifient les marquages de polarité et localisent précisément le centre géométrique du composant pour la correction, un processus essentiel pour les boîtiers plats quadruples (QFP) à pas fin ou les micro-BGA.

Le Système de contrôle de mouvement est les muscles et les nerfs de la machine. Les moteurs linéaires, les vis à billes de haute précision et les servomoteurs avancés permettent une accélération et une décélération rapides et sans vibrations afin de minimiser les temps de cycle tout en maintenant la précision du placement, souvent à moins de ±25µm (1 mil) ou mieux. Pour y parvenir, les machines utilisent des algorithmes d'étalonnage et de compensation qui tiennent compte de la dérive thermique, de l'usure mécanique et des non-linéarités du système de mouvement.La Technologie d'alimentation

est la chaîne d'approvisionnement. Les alimentateurs à bande et bobine dominent, mais les plateaux, les bâtonnets et les alimentateurs en vrac sont également intégrés. Les alimentateurs intelligents communiquent avec la machine pour confirmer la présence et le type de composant, évitant ainsi les erreurs de prélèvement. Pour les plus petits composants (0201, 01005), le contrôle des décharges électrostatiques (ESD) et l'intégrité du vide de la buse deviennent primordiaux pour éviter les pertes ou les erreurs d'orientation.Les défis professionnels en matière de placement CMS sont multiples. La programmation et l'optimisation impliquent plus que le séquencement des placements ; cela nécessite une affectation intelligente des alimentateurs pour minimiser le déplacement de la tête, l'équilibrage de la charge de travail sur plusieurs têtes de placement et le séquencement pour éviter les collisions. Le contrôle des processus pour les composants à pas fin et de grande taille présente des problèmes distincts. Les circuits intégrés à pas fin nécessitent un contrôle précis du volume de pâte à souder et un placement précis pour éviter les ponts. Les composants volumineux et lourds comme les connecteurs ou les condensateurs électrolytiques nécessitent des réglages précis de la force et de la vitesse de placement pour éviter d'endommager la carte ou de fissurer les substrats en céramique. La gestion des assemblages hétérogènes