Les appareils électroniques paraissent simples de l'extérieur. Pourtant, ils comportent des composants complexes tels que des résistances, des condensateurs et des puces. Tous ces composants sont montés sur le circuit imprimé (PCB) de ces appareils grâce à la technologie CMS (Composants Montés en Surface). Mais beaucoup ignorent la signification de la technologie CMS en électronique.
On confond souvent SMT et SMD, à tort. Le SMT est une technologie de montage de composants sur circuits imprimés. Il permet de fixer ces composants sans percer de trous dans la carte. Auparavant, les composants étaient fixés par perçage. Cet article vous expliquera tout sur la technologie SMT.
Que signifie SMT en électronique ?
SMT signifie « Surface Mounted Technology » (technologie de montage en surface), et cette technologie est utilisée depuis les années 1970.
Le procédé SMT permet aux fabricants de fixer de petits composants électroniques sur une carte de circuit imprimé. Cette méthode utilise de la pâte à braser déposée sur la surface de la carte. Ainsi, les fabricants n'ont pas besoin de percer de trous ni d'utiliser de fils pour connecter ces minuscules composants.
Auparavant, la technologie traversante (THT) était courante dans l'industrie électronique. Elle consistait à percer des trous dans le circuit imprimé, puis à y insérer les composants électroniques. La création de ces trous et l'utilisation de fils conducteurs rendaient le procédé peu efficace. De plus, la taille des composants était limitée par la nécessité de les insérer dans ces trous.
La technologie CMS (Composants Montés en Surface) facilite grandement la fixation des composants sur les circuits imprimés. Ces composants peuvent être des résistances, des puces, des diodes, des condensateurs, etc. Cette technologie moderne a été introduite dans les années 1960. Elle élimine la nécessité de percer des trous dans le circuit imprimé. Rappelons que la technologie traversante était également moins sûre pour le circuit imprimé.
En technologie CMS (Composants Montés en Surface), la pâte à braser est tout ce dont les fabricants ont besoin pour fixer avec précision ces minuscules composants sur une carte de circuit imprimé. Ce que j'apprécie avec la technologie CMS, c'est qu'elle permet de rendre les appareils électroniques plus compacts et plus légers. En effet, cette méthode moderne permet de fixer les composants les plus petits sur les cartes de circuit imprimé. Ainsi, les fabricants utilisent des composants minuscules, ce qui rend les appareils électroniques plus compacts.
Comment fonctionne la technologie SMT en électronique ?
La technologie CMS (Composants Montés en Surface) fonctionne en trois étapes, permettant une fixation solide des composants sur circuit imprimé. Cependant, chacune de ces étapes exige une extrême rigueur et une grande précision. La moindre erreur lors de l'une d'elles peut endommager les minuscules composants électroniques ou puces.
Étape 1 - Application de la pâte sur le circuit imprimé
Comme je l'ai mentionné précédemment, la technologie SMT utilise de la pâte à braser plutôt que des trous ou des fils. Cette pâte est appliquée sur la surface du circuit imprimé. Vous vous demandez peut-être de quoi elle est composée ? Il s'agit en fait de particules métalliques mélangées à un produit chimique. Ce produit chimique, appelé flux, permet de faire fondre les composants métalliques lors de la brasure.
Cette pâte n'est pas appliquée au hasard sur le circuit. Pourquoi ? Parce qu'une légère différence de niveau de pâte peut avoir de graves conséquences. Elle doit être appliquée précisément à l'endroit où seront fixés les composants. Pour cela, on utilise un pochoir spécifique. Ce pochoir permet de déposer la pâte avec précision, et non de l'étaler n'importe comment sur le circuit imprimé.
Étape 2 - Placement des minuscules composants
Une fois la pâte à braser appliquée, l'étape suivante consiste à placer les composants. Comme je l'ai mentionné précédemment, les appareils électroniques utilisent des composants minuscules pour fonctionner, c'est-à-dire des microprocesseurs. Il est impossible de les placer avec précision sur le circuit imprimé. Placer ces microcomposants avec précision est quasiment impossible. C'est pourquoi les fabricants utilisent des machines automatisées de pointe.
Ces machines de placement de composants prélèvent les minuscules composants et les déposent avec précision sur le circuit imprimé. Elles sont guidées par un système informatique dédié. À ce stade, la pâte à braser est encore collante et maintient les composants déposés par la machine. Toute mauvaise manipulation des composants électroniques durant cette étape peut affecter leurs performances. C'est pourquoi l'utilisation de machines automatisées est indispensable.
Étape 3 : Chauffer la pâte à braser au four
La dernière étape consiste à chauffer ou à souder la pâte sur le circuit. La pâte est collante, mais elle ne peut pas maintenir les composants en place durablement. Il est donc nécessaire de la chauffer pour la faire fondre. En refroidissant, elle fixera définitivement les composants électroniques.
Pour le chauffage, le circuit imprimé avec la pâte à braser et les composants est placé dans un four. Il est important de noter que la température du four est contrôlée et maintenue avec précision. La pâte à braser fond sous l'effet d'une chaleur constante. Après chauffage, le circuit imprimé refroidit, permettant à la pâte fondue de se solidifier.
Lors de la solidification, le matériau forme des liaisons solides avec les composants. Ainsi, les éléments restent fixés de manière permanente au circuit. La température du four ne doit être ni trop élevée ni trop basse. Les températures élevées peuvent endommager les minuscules composants électroniques, car ils sont sensibles à la chaleur.
Si la température est trop basse, la pâte à braser risque de ne pas fondre, empêchant ainsi la liaison avec le circuit imprimé. La technologie CMS exige une grande précision pour garantir une fixation optimale des composants sur le circuit imprimé. Après ces étapes, le circuit imprimé est inspecté afin de vérifier la qualité de la fixation des composants.
Avantages de la technologie de montage en surface (CMS)
Comme mentionné précédemment, la technologie CMS (Composants Montés en Surface) a un impact considérable sur la taille des circuits imprimés. Auparavant, ces cartes étaient volumineuses, ce qui impliquait des appareils plus imposants. Cependant, la technologie CMS a permis de réduire la taille des cartes en autorisant le montage de composants minuscules. Voici quelques autres avantages de cette technologie.
1- Vitesse de production plus rapide
Cette technologie a considérablement accéléré l'assemblage des cartes de circuits imprimés. Grâce à cette méthode, des machines placent les composants sur la carte. Elles peuvent en positionner des centaines en quelques minutes, voire quelques secondes. Cela permet aux fabricants d'assembler davantage de cartes et de produire plus d'appareils électroniques. Auparavant, le montage de ces composants était un processus très long.
2- Réduire la surface et le poids du circuit imprimé
La technologie CMS permet de monter des puces minuscules sur la surface du circuit imprimé sans percer de trous. Sans trous, les composants devraient être plus grands. Les circuits imprimés modernes intègrent des composants très petits, tout en offrant des performances supérieures à celles des anciens circuits imprimés plus volumineux. L'utilisation de ces composants miniatures a permis de réduire la taille des circuits imprimés. Un circuit imprimé plus petit garantit des appareils électroniques plus compacts et plus légers. En effet, ces composants électroniques miniatures sont beaucoup plus légers, ce qui représente un avantage considérable.
3- Production sans erreurs humaines
La technologie CMS (Composants Montés en Surface) exige une intervention humaine minimale pour le montage des composants. Le placement des puces, étape cruciale de cette méthode, est entièrement automatisé, garantissant ainsi une grande précision. De ce fait, la technologie CMS réduit les erreurs humaines courantes liées à l'intervention humaine, ce qui explique le taux de réussite très élevé du montage de ces composants sur les cartes de circuits imprimés.
4- Meilleures performances
Grâce à la technologie CMS (Composants Montés en Surface), les performances des appareils électroniques sont plus fiables. Ceci est principalement dû au trajet plus court que doivent parcourir les signaux électriques. Ces technologies CMS permettent de réduire la taille des circuits imprimés et de rapprocher les composants. Ainsi, la perte de signal est minime, ce qui garantit des performances plus fiables. De plus, la pâte à braser fond, refroidit (se solidifie) et forme une liaison solide entre les composants et le circuit imprimé. Par conséquent, les vibrations ou les chocs soudains ne compromettent pas l'intégrité du circuit imprimé ni de ses composants.
5- Réduction des coûts de fabrication
L'ancienne méthode de montage de composants traversants était coûteuse et entraînait un gaspillage de matériau sur le circuit imprimé. Cependant, la technologie SMT a considérablement réduit les coûts d'assemblage des circuits imprimés. En effet, cette méthode utilise des machines pour monter les composants sur la carte. De plus, le circuit imprimé n'est ni découpé ni percé, ce qui évite tout gaspillage de matériau. Tous ces facteurs rendent la fabrication des circuits imprimés rentable.
Inconvénients de la technologie SMT en électronique
La technologie SMT présente trois inconvénients majeurs :
- Le circuit imprimé devient plus complexe
- Les petites pièces sont faciles à casser.
- Les composants sont très proches les uns des autres et difficiles à réparer.
Le procédé SMT permet aux fabricants de fixer des centaines de composants minuscules sur un seul circuit imprimé. Ceci est avantageux car cela réduit la taille du circuit et permet de placer davantage de composants au même endroit. Cependant, cela rend le circuit imprimé plus complexe et plus difficile à appréhender, notamment pour les débutants. De plus, ces composants si petits, lorsqu'ils sont regroupés, peuvent se casser ou tomber en panne.
Si un seul composant tombe en panne, cela peut affecter le fonctionnement de presque tous les autres. La taille minuscule de ces composants rend leur réparation complexe. Cependant, aucun de ces inconvénients n'est suffisamment grave pour remettre en cause l'utilisation de la technologie CMS (Composants Montés en Surface). Malgré cela, cette technologie est largement utilisée dans l'industrie électronique.
Questions fréquemment posées
Quel est l'objectif du SMT ?
La technologie SMT (composants montés en surface) a pour principal objectif le montage des composants électroniques sur le circuit imprimé. Ce procédé utilise une pâte thermique pour fixer ces composants. L'assemblage du circuit imprimé s'en trouve ainsi amélioré et accéléré.
Les technologies SMT et SMD sont-elles identiques ?
Non. La technologie SMT (composants montés en surface) est un procédé qui permet de fixer des composants sur des circuits imprimés. Cependant, le terme SMD (composants montés en surface) désigne des composants plus petits, comme des diodes, des résistances, etc.
Conclusion
On peut affirmer sans hésiter que la technologie SMT a révolutionné l'industrie électronique. Avant son apparition, les appareils électroniques étaient plus volumineux et encombrants. Le montage des composants sur les circuits imprimés était moins efficace. Grâce à ce procédé, les fabricants peuvent désormais fixer les puces sur les cartes de circuits imprimés sans y percer de trous. De ce fait, les appareils électroniques sont devenus plus compacts et plus performants. Cet article vous expliquera tout sur la technologie de montage en surface (SMT) et son fonctionnement.