Composant monté en surface
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Vous avez de Le composant monté en surface désigne une technologie de fabrication des cartes électroniques et, par extension un type de composants utilisés par l'industrie électronique. Cette technique consiste à souder les composants d'une carte à sa surface, plutôt que d'en faire passer les broches au travers.
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[modifier] Historique
La technologie de Composants Montés en Surface (CMS) a été dévelloppée dans les années 60 et a commencé à être largement diffusée dans les années 80. La plupart des premières recherches dans ce domaine ont étées effectués par IBM.
Les composants ont étés repensés mécaniquement pour posséder de petites terminaisons métalliques ou des petites broches à leurs extrémités pour pouvoir être brasé directement à la surface des circuits imprimés.
Ils ont ainsi vu leurs tailles diminuer progressivement (on trouve aujourd'hui couramment des résistance qui mesure 0.6 mm X 0.3 mm, et les formats plus petits existent déjà...). Au fil du temps, les CMS sont devenus plus communs que les composants traditionnels, permettant un plus fort taux d'intégration des cartes électroniques.
Ils sont ainsi bien adapté à un fort degrès d'automatisation dans la fabrication, réduisant les coûts de productions et augmentant la productivité. Les CMS sont jusqu'à 10 fois plus petit que leurs pendant traditionnels, et leurs coûts peut être inférieur de 25 à 50%.
[modifier] Avantages et inconvénients
Les composants électroniques des générations précédentes (dits 'traditionnels' ou 'traversants') étaient d'assez grosse taille et équipés de broches destinées à traverser le circuit imprimé, la soudure se faisant du coté opposé de la carte afin de relier électriquement les broches au circuit imprimé.
La miniaturiation constante des cartes électroniques a rendu ce système quasi obsolète :
- Les composants sont plus petits et plus léger.
- Les circuits imprimés n'ont plus à être percé.
- L'assemblage peut être automatisé facilement.
- Les tensions de surfaces recentrent les composants automatiquement sur leurs plages lors de l'étape de brasage. Les marges de placement sont ainsi augmentées.
- Des composants peuvent être placés sur les deux faces de la carte.
- Les résistances et inductances électriques sont diminuées, augmentant ainsi les performances en hautes fréquences.
- Les propriétés mécaniques en vibrations sont augmentés.
- Le coût global est diminué.
Le seul inconvénient se situe au niveau de la maintenance, posant des problèmes supplémentaires aux techniciens assurant le dépannage, particulièrement lorsqu'il doivent changer un composant.
[modifier] Méthodes de brasage (communément appelé soudure)
[modifier] Composants CMS uniquement
La pose de composants CMS sur une carte est très simple et fiable par rapport aux composants traversants. Le circuit imprimé nu est d'abord sérigraphié : enduit à travers un pochoir métallique (un écran percé aux endroits adéquats) d'une crème à braser sur les plages du circuit imprimé, c'est-à-dire l'emplacement des terminaisons des composants. Puis les composants sont posés sur le circuit par les machines de placement. Finalement le circuit passe ensuite dans un four, ou la chaleur fait fondre la pâte déposée et forme la brasure.
Les cartes électroniques actuelles sont souvent équipées de composants sur leurs 2 faces. Elles nécessitent donc deux passages sur la ligne de production : un pour chaque face. Ce sont les tensions de surfaces entre les plages et les pattes des composants qui font que ceux-ci ne tombent pas lors de la deuxième refusion.
[modifier] Mixité des composants CMS et traditionnels
Une autre méthode consiste déposer un point de colle au futurs emplacements des composants aux lieu de sérigraphier les plages. Les composants sont ensuite posés de la même manière que précédemment avant de polymériser la colle au four ou en étuve (ce type de colle ne sèche pas à l'air libre). Celà permet ensuite de placer des composants traditionnels (qui traverse le circuit imprimé) de l'autre coté de la carte.
La soudure se fait ensuite grâce à une vague d'étain en fusion, la carte passant au dessus : au contact de l'étain et par capillarité les terminaisons des composants CMS et les broches des composants traversants sont soudées sur le circuit.
C'est ainsi une manière de mixer les deux technologies, l'intérêt est double :
- Tout les composants n'existent pas en version CMS.
- Certains doivent avoir une résistance mécanique supérieure à ce que la technologie CMS peut apporter (cas de certains connecteur pour des problèmes de résistance à l'arrachement par exemple).
[modifier] La transition vers la norme ROHS - banhissement du plomb
Sans parler de la miniaturisation et de l'intégration de fonctions électroniques de plus en plus puissantes dans les composants, l'évolution majeure en cours est le passage de l'industrie électronique au «sans plomb». En effet, jusqu'à il y a peu, les brasures étaient réalisées à base d'étain-plomb (SnPb). Mais une directive européenne vient bannir le plomb à partir de 2006 (directive RoHS) n°2002/95/CE .
L'avantage du plomb était notamment d'abaisser le point de refusion des alliages d'étain. Les nouveaux alliages sont couramment à base d'étain, argent et cuivre (SnAgCu) : la température de refusion a augmenté de plusieurs dizaines de degrés (on dépasse aujourd'hui les 260°C).
Cette augmentation de température a plusieurs conséquences :
- Des problèmes d'ordre technique pour les fabricants de composants, ceux-ci devant pouvoir supporter des températures plus élevées et des chocs thermiques plus importants.
- L'obligation de gérer de manière plus stricte qu'auparavent les Niveaux de Sensibilité à l'Humidité (Moisture Sensible Level : MSL). En effet, une reprise d'humidité des composants avant l'étape de refusion peu conduire à leurs destruction. Emballage sous vide, stockage dans des armoires 'sèches', régulation du taux d'humidité des ateliers sont autant de nouvelles contraintes à intégrer pour les entreprises.
- Trouver un moyen de supprimer les "whiskers" (pousse de fibres cristallines de quelques micromètres capable de créer des court-circuits), ces derniers sont absents lors du mélange avec le plomb.
- Une gestion compliquée à mettre en œuvre pour gérer la phase de transition et donc la mixité des composants prévus pour le «sans plomb» et les autres.
- Les problèmes d'obsolescence de composants en fin de vie qui ne seront pas migrés vers le sans plomb fautes de débouchés commerciaux.
- Des investissements nouveaux sont à réaliser pour adapter les équipements de production à ces nouvelles contraintes.
- Des consommations d'énergie plus importantes (de 10 à 20%), compte tenu de l'augmentation des températures de refusions.
- Une requalification systématique des process de fabrication s'avère également nécessaire.
[modifier] Voir aussi
[modifier] Liens externes
- Remplacement du plomb dans les alliages de soudure en microélectronique, Whiskers
- Réalisation d'un four à refusion avec un mini-four
- Article en anglais, décrivant la norme JEDEC-J-STD-033 concernant les niveaux de sensibilité à l'humidité des composants électronique
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