L’industrialisation des cartes électroniques - ?· L’industrialisation des cartes électroniques…

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    13-Sep-2018

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Lindustrialisation des cartes lectroniques 1 Transformons vos essais Toulouse Electronic Assembly Manufacturing PLAN La ligne dassemblage Profil thermique Bilan de la vido Les bords techniques Le dtourage Les bretelles Le V-scoring Le Milling Le positionnement Les risques Les mires dalignements Les contraintes de conception Le circuit imprim La finition Gestion des documents Choix des composants Optimisation des nomenclatures Compatibilit thermique Les dcharges lectrostatiques (ESD) Ltuvage Pin in paste Press fit 2 Etuvage Srigraphie Pochoir Point par point Jet print Report de composants Four refusion Nombre de valeurs diffrentes Conditionnement Convection force Infrarouge Phase vapeur Crme braser Composants La ligne dassemblage Air /Eau 15C Toulouse Electronic Assembly Manufacturing PCB Composants MSL >= 3 Fichiers GERBER RS274-X des couches Solder Paste BOM Fichier placement Plans dquipements 3 G:/Seminaire JESSICA 121212/Video/VIDEO_TS/VTS_02_1.VOBProfil thermique SnPb Pb-FreeTemprature de liquidus (TL) 183C 217CTemprature de pic (Tp) 220C 250CPrchauffe min(Tsmin) 100C 150CPrchauffe max(Tsmax) 150C 200CTemps (ts)entre Tsmin et Tsmax 60-120s 60-120sPente de mont en temprature (entre TL et TP) 3C/s max 3C/s maxTemps au dessus du liquidus (tL) 60-150s 60-150sPente de refroidissement (entre Tp et TL) 6C/s max 6C/s maxTemps entre 25C et Tp 6 min max 8 min maxToulouse Electronic Assembly Manufacturing 4 Toulouse Electronic Assembly Manufacturing Tous les convoyages sont base de courroies : Aspect extrieur du PCB de forme rectangulaire Les 2 bords de cartes servant de convoyage doivent tre exempts de composants sur une largeur de 5 mm sur les 2 faces. Mires de centrage Rcapitulatif des contraintes observes sur la vido Dans lidal, loprateur ne doit pas manipuler les pcb entre les diffrentes tapes du process. Afin dy parvenir, toutes les contraintes dassemblage doivent tre rflchies. 5 Les bords techniques Conception mcanique du circuit imprim pas forcment adapte un processus de fabrication industriel. Il convient donc de rajouter des bandes techniques ou deffectuer une mise en flan qui doivent tenir compte de : Dimensions minimum des cartes (50 * 50 mm) Dimensions maximum (420 * 350 mm) Loutillage dassemblage (srigraphie, refusion,) Loutillage de dgrappage (V-scoring, bretelles, Milling) Impact sur la surface disponible pour le routage Ratio PCB utile / PCB perdu Optimisation de la quantit de PCB sur un flan Toulouse Electronic Assembly Manufacturing 6 Pour effectuer une mise en flan ou le rajout de bandes techniques, il existe 3 sortes de liaisons : Les bretelles (ou timbre poste) : La dfinition des bretelles doit permettre de ne pas avoir de matire rsiduelle pouvant dpasser du PCB suite sparation. Largeur du dtourage : 1,5mm; 2mm ou 2,5mm Ne permet pas de dgrapper les PCB de forme arrondie. Le dtourage Toulouse Electronic Assembly Manufacturing 7 Le dtourage Le Milling : Le Milling (dtourage numrique) est une mthode de sparation ralise par fraisage. Les bretelles ne comportent pas de timbres poste . Il faut prvoir de bloquer le PCB avec des plots pour empcher la carte de tourner. Toulouse Electronic Assembly Manufacturing 8 Le dtourage Le V-scoring : Le V-scoring (ou rainurage) consiste pratiquer 2 rainures situes en vis--vis de faon rendre scable le PCB. Il est important de spcifier lpaisseur de matire rsiduelle pour ne pas avoir une liaison soit trop flexible, soit trop rigide. Toulouse Electronic Assembly Manufacturing 9 KO Attache sous un connecteur Positionnement des points daccroches par rapport leur environnement. Quantit des points dattache. Dgagement ncessaire un composant qui dborde de la carte. Le dtourage Toulouse Electronic Assembly Manufacturing 10 Le dtourage : les risques Des outillages spcifiques sont utiliss pour sparer les cartes ou dtacher les bandes techniques, la sparation manuelle abme bien souvent les composants. En rgle gnrale, on cherchera viter de placer des CMS proximit des zones de sparation. Risque de fracture du joint causes des contraintes mcaniques Dgradation des composants Arrachement de la fibre de verre provoquant des risques de dlaminage Toulouse Electronic Assembly Manufacturing 11 Les mires dalignements 2 ronds de 1mm non vernis suivant une diagonale, au moins 5 mm du bord dans le cas ou la carte na pas de bord technique. Pour les panneaux, il doit y avoir 3 ronds de 1mm de diamtre au moins 5 mm du bord de carte. Dclares comme composants pour apparatre dans les donnes dimport. Les mires devront tres positionnes en diagonale et de manire asymtrique de faon pouvoir dtromper le sens de passage lors du convoyage si elles sont convoyes en unitaire. Dans le cas dune double refusion, les mires doivent tre sur les deux faces. Toulouse Electronic Assembly Manufacturing 12 Les diffrentes erreurs viter : Les via : Ne pas implanter de via non bouchs dans les plages des composants CMS ou trop proche des plages daccueils (risque de migration de crme > joint pauvre) Ne pas positionner de via en vis--vis de composant ou zone ne pas vernir (fluage du vernis dune face lautre) Contraintes de conception Devront tre pris en compte lensemble des contraintes lies au process de fabrication, machines et outillages utiliss pour quiper, souder, tester et vernir le produit. Toulouse Electronic Assembly Manufacturing 13 KO Les diffrentes erreurs viter : Les via dans les pastilles des composants Les pistes entre les plages Toulouse Electronic Assembly Manufacturing Contraintes de conception OK 14 Les diffrentes erreurs viter : Les via dans les pastilles des composants Les pistes entre les plages Ne pas oublier le reprage des angles de BGA Soit sur la couche des plages daccueils (TOP/BOTTOM) avec du cuivre. Soit sur la couche vernis pargne par absence de vernis. environ 2 mm Toulouse Electronic Assembly Manufacturing Contraintes de conception 15 Les diffrentes erreurs viter : Les via dans les pastilles des composants Les pistes entre les plages Ne pas oublier le reprage des angles de BGA Penser homogniser les plages des composants tel que BGA, LGA ou QFN SMD (Solder Mask Defined) Freins thermiques Toulouse Electronic Assembly Manufacturing Contraintes de conception 16 Les diffrentes erreurs viter : Les via dans les pastilles des composants Les pistes entre les plages Ne pas oublier le reprage des angles de BGA Penser homogniser les plages des composants tel que LGA ou QFN Faire attention aux ouvertures du pochoir (1:1) Toulouse Electronic Assembly Manufacturing Contraintes de conception 17 Le circuit imprim Identification, repres et traabilit : Une fois les PCB fabriqus, il sera judicieux de pouvoir facilement retrouver les informations suivantes : Numro de srie Date code Plomb / sans plomb Les paramtres importants : Date code apparent La finition Lutilisation de vernis slectif Proscrire la srigraphie Toulouse Electronic Assembly Manufacturing 18 Les finitions Toulouse Electronic Assembly Manufacturing HAL sans plomb Cuivre passiv Nickel Or Etain chimique 12 mois 6 mois 12 mois 6 mois Planeit mauvais trs bien trs bien trs bien Sensibilit l'tuvage peu sensible trs sensible peu sensible trs sensible Nombre de phase de soudure maxi 3 4 2 4 5 2 Dure maxi entre les phases de soudures sup. 2 mois 1 semaine sup. 3 mois 2 semaines Sensibilit au touch peu sensible trs sensible peu sensible trs sensible dure de stockage avant cblage Impact sur le process 19 Gestion des documents Toulouse Electronic Assembly Manufacturing Les points importants : Ne pas indiquer de rfrence fabricant si elles ne sont pas imposes (ne mettre que les caractristiques importantes) Penser limiter le nombre de rfrence de composants Indiquer les quivalences dans la nomenclature Vrifier la compatibilit thermique des composants avec le process envisag Une volution de nomenclature = nouveau programme volution dindice Une volution de PCB = nouveau pochoir de srigraphie + nouveau programme volution dindice 20 Choix des composants Optimisation des nomenclatures Toulouse Electronic Assembly Manufacturing Repres topo Quantit Rfrence Dsignation Part number Fabricant Founisseur 1 Rf fournisseur 1C1-C20 20 100nF CONDO 100nF 16V X7R 0603 C0603C104K4RACTU KEMET FARNELL 1414610C40-C45 5 100nF CONDO 100nF 50V X7R 0603 06035C104KAT2A AVX FARNELL 1301804C50-C62 12 100nF CONDO 100nF 25V X7R 0603 06033C104JAT2A AVX FARNELL 1740614R1 1 10K RES 10K 5% 0805 PWC0805-10KF WELWYN FARNELL 1738426R10-R13 4 10K RES 10K 1% 0805 MCMR08X1002FTL MULTICOMP FARNELL 2073607R18 1 10K RES 10K 5% 1206 MC 0.125W 1206 5% 10K MULTICOMP FARNELL 9337016RL R23 1 10K RES 10K 1% 0603 MCMR06X1002FTL MULTICOMP FARNELL 2073349R25-R26 2 10K RES 10K 1% 0402 MCMR04X1002FTL MULTICOMP FARNELL 2072517R30 1 10K RES 10K 5% 0402 CRG0402J10K TE CONNECTIVITY FARNELL 117416021 Choix des composants Compatibilit thermique Toulouse Electronic Assembly Manufacturing 22 Choix des composants Compatibilit thermique Toulouse Electronic Assembly Manufacturing 23 Consquences des ESD ? Panne irrmdiable : Un composant dtruit empche compltement le fonctionnement de la carte. La panne est vidente, le module ne fonctionne plus. Panne latente : Un composant fragilis donne des rsultats non fiables. Il peut parfaitement passer des tests de contrle et produire des pannes alatoires. Les dcharges lectrostatiques (ESD) Claquage ESD en bord de grille dun PMOS Toulouse Electronic Assembly Manufacturing 24 Ltuvage Au mme titre que les ESD , les problmes lis la reprise dhumidit doivent tre traits avec beaucoup de rigueur. Vaporisation de leau : Destruction par explosion (effet pop-corn) Dlaminage Toulouse Electronic Assembly Manufacturing 25 Pin in paste Qualit Gain de temps Robustesse du procd Rduction du nombre de phase dassemblage Toulouse Electronic Assembly Manufacturing 26 Press-fit Cette technique permet la suppression de la soudure pour relier mcaniquement et lectriquement une pice mcanique un circuit imprim. Avantage majeur : Pas de vieillissement des joints brass Contrainte : Il faut que les perages soient dun diamtre identique Toulouse Electronic Assembly Manufacturing 27 28 Toulouse Electronic Assembly Manufacturing Bureau dtude Sous traitance circuit imprim Sous traitance cblage Industrialiser un produit lectronique demande une troite collaboration entre chacun des sous traitants. 29

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