Du prototype à la production de circuits imprimés Usines de fabrication et d'assemblage

Les circuits imprimés (PCB) constituent la base de la quasi-totalité des produits et appareils électroniques, et leur processus de fabrication comprend différentes étapes, allant de la conception et du prototypage jusqu’aux tests du produit final. Bien que les circuits imprimés varient en forme et en taille, leurs processus de fabrication et d’assemblage sont globalement identiques. Cependant, même si la fabrication et l’assemblage des circuits imprimés sont irréprochables, des processus d’assemblage défaillants peuvent entraîner des défauts, des problèmes de fiabilité et des retouches coûteuses. Au cours de cette visite d’usine, nous vous présenterons un aperçu complet du processus de fabrication et d’assemblage des circuits imprimés chez Geyuan Electronics : de l’impression de la pâte à souder et du placement automatisé des composants jusqu’au soudage par refusion, à l’inspection et au contrôle qualité final. Vous découvrirez le fonctionnement de nos lignes modernes de fabrication et d’assemblage de circuits imprimés, les équipements utilisés à chaque étape, ainsi que la manière dont nous garantissons la cohérence et le rendement dans le cadre d’une production à grande échelle. Que vous soyez un ingénieur chargé de valider des conceptions, une start-up se préparant à la production en série ou un acheteur évaluant une usine d’assemblage de circuits imprimés, cet article vous offre une perspective professionnelle claire et détaillée, étape par étape, sur les pratiques d’assemblage des circuits imprimés.

Une façon simple et rapide de comprendre Qu'est-ce qu'un circuit imprimé ?.

Un circuit imprimé (PCB) est une structure mécanique dont la fonction principale est de maintenir en place les composants électroniques et de les relier électriquement entre eux afin de créer des circuits électroniques fonctionnels. Un circuit imprimé se compose d’une ou plusieurs couches de cuivre laminées sur ou entre des couches de matériau non conducteur. Diverses techniques de gravure et d’érodage sont utilisées pour éliminer l’excès de cuivre et créer le motif du circuit. Une fois le motif créé, les composants sont soudés sur le circuit imprimé. Les composants peuvent être placés à l’aide de la technologie des trous traversants ou de la technologie de montage en surface (SMT).

Une introduction simple et rapide aux procédés de fabrication des circuits imprimés

Les circuits imprimés (PCB) étant un composant essentiel de tout type de circuit électronique, ils sont utilisés pour fabriquer une grande variété de produits et d'appareils électroniques. Par conséquent, tous les types d'assembleurs électroniques utilisent des circuits imprimés. C'est pourquoi différents produits nécessitent des circuits imprimés différents, et les procédés de fabrication varient également selon les types de circuits imprimés, mais ceux-ci sont généralement fabriqués selon certaines procédures de base.

Il existe diverses méthodes de fabrication et d'assemblage des circuits imprimés, allant des processus manuels de base à des procédés complexes et hautement automatisés. Toutefois, dans cet article, nous n'aborderons que les procédés de fabrication de circuits imprimés mis en œuvre dans les usines des fabricants spécialisés de Geyuan Electronics. Les procédés et méthodes utilisés par ces fabricants spécialisés sont extrêmement complexes et hautement automatisés. La fabrication de circuits imprimés est un processus complexe comprenant plusieurs étapes et phases. Dans les sections suivantes, nous décrirons chacune de ces étapes en détail.

Processus complet, étape par étape, pour la fabrication et l'assemblage de circuits imprimés

La fabrication et l'assemblage des circuits imprimés (PCB) constituent un projet d'ingénierie des systèmes complexe, alliant usinage de précision et contrôle qualité rigoureux. La précision et la stabilité de chaque étape déterminent directement les performances électriques et la durée de vie du produit final. En tant qu’entreprise de haute technologie spécialisée dans les services clés en main de fabrication de circuits imprimés et d’assemblages de circuits imprimés (PCBA), Geyuan Electronics s’appuie sur son système de production numérique interne et sur un contrôle rigoureux des processus pour mettre en place un processus de fabrication standardisé couvrant l’ensemble de la chaîne de production. Nous allons maintenant présenter en détail les processus clés de la fabrication des circuits imprimés, du traitement du substrat à l’expédition du produit fini, en mettant en avant les aspects techniques de la fabrication professionnelle.

Étape 1 : Prétraitement du support

La préparation du substrat constitue la première étape de la fabrication et de l'assemblage des circuits imprimés. L'objectif principal est de garantir la propreté, la planéité et la précision dimensionnelle du stratifié recouvert de cuivre, afin d'offrir une base fiable pour les étapes suivantes du traitement du circuit.

1. Découpe de stratifié revêtu de cuivre

Conformément aux spécifications de conception du produit, le stratifié revêtu de cuivre d'origine est découpé avec précision. Avant la découpe, le panneau doit être cuit afin d’éliminer l’humidité interne, ce qui permet d’éviter des défauts tels que le délaminage et la formation de bulles lors des étapes de traitement ultérieures, et de garantir la stabilité structurelle. Jiepei utilise des équipements de découpe entièrement automatisés pour assurer un contrôle de haute précision des dimensions de découpe, s’adaptant ainsi aux exigences des substrats pour différentes spécifications de circuits imprimés.

2. Nettoyage initial de la plaque de broyage

Le stratifié revêtu de cuivre découpé est acheminé vers une machine de meulage, où un processus combinant meulage mécanique et nettoyage élimine la poussière, l'huile, les bavures et autres impuretés de la surface, tout en augmentant simultanément la rugosité de celle-ci afin d'assurer une bonne adhérence de l'encre et une impression optimale des circuits lors des étapes suivantes. Ce procédé intègre le meulage et le nettoyage à une étape de cuisson, garantissant ainsi un séchage rapide du stratifié après nettoyage et empêchant toute contamination secondaire.

La deuxième étape consiste à former les circuits et à traiter les zones fonctionnelles principales.

La mise en forme des circuits constitue l'étape centrale de la fabrication des circuits imprimés. Grâce à des procédés tels que l'impression et la gravure, le tracé du circuit conçu est reproduit avec précision sur le substrat afin de former un chemin conducteur.

3. Impression de circuits imprimés

Des motifs de circuits prédéfinis sont imprimés sur la surface en cuivre du stratifié revêtu de cuivre à l'aide d'une encre spéciale anticorrosion. Cette encre protège le cuivre de la zone du circuit contre la corrosion lors des processus de gravure ultérieurs, ce qui en fait un matériau essentiel pour garantir l'intégrité du circuit. Le processus d’impression nécessite un contrôle rigoureux de l’épaisseur de l’encre et de la précision des motifs afin d’éviter des problèmes tels que des impressions manquantes ou des images fantômes.

4. Contrôle de la qualité d'impression

Après l'impression, le circuit imprimé fait l'objet d'un contrôle approfondi : l'excès d'encre est éliminé et les zones présentant des manques d'encre sont réimprimées ; si un grand nombre de défauts est détecté (tels qu'un désalignement important du motif ou une mauvaise adhérence de l'encre), les paramètres d'impression doivent être ajustés sans délai ; les produits semi-finis conformes passent à l'étape suivante, tandis que les produits défectueux peuvent être renvoyés à cette étape pour être réimprimés après nettoyage de l'encre et séchage au cours du processus de gravure, ce qui permet d'optimiser l'utilisation des matériaux.

5. Laissez sécher l'encre.

On laisse reposer le circuit imprimé afin de garantir que l'encre anticorrosion soit complètement sèche et durcie, ce qui renforce son adhérence à la feuille de cuivre et empêche l'encre de s'écailler lors de la gravure ultérieure, évitant ainsi d'endommager le circuit.

6. Gravure et nettoyage de l'encre

Un réactif de gravure spécialisé est utilisé pour traiter le stratifié recouvert de cuivre. L'excès de cuivre non recouvert par l'encre est éliminé par gravure, tandis que le cuivre des zones du circuit protégées par l'encre est préservé, formant ainsi une ligne conductrice complète. Après la gravure, l'encre anticorrosion restante est éliminée à l'aide d'un réactif spécialisé, puis le tout est séché, ce qui achève la réalisation du motif du circuit. Ce procédé intègre la gravure, l'élimination de l'encre et le séchage, garantissant ainsi la continuité du flux de travail et l'efficacité du traitement.

Le troisième l'étape consiste à afin d'optimiser la structure et les performances du circuit imprimé.

Ces processus auxiliaires visent principalement à améliorer la structure et les performances du circuit imprimé, en couvrant des aspects essentiels tels que le positionnement, le marquage et la protection, afin de garantir le bon déroulement de l'assemblage et de l'utilisation ultérieurs.

7. Perçage des trous de repérage

Conformément aux exigences d'assemblage des produits, des trous de positionnement précis sont percés dans le circuit imprimé gravé afin de maintenir celui-ci en place lors des processus d'insertion et d'assemblage ultérieurs, garantissant ainsi la précision du placement des composants. Jiepei utilise des équipements de perçage de haute précision et contrôle rigoureusement les tolérances de diamètre des trous ainsi que la précision de leur positionnement afin de répondre aux exigences des différents scénarios d'assemblage.

8. Nettoyage de la plaque de broyage secondaire

Après le perçage, de la poussière et des débris peuvent subsister à la surface du circuit imprimé. Il est nécessaire de procéder à nouveau au ponçage, au nettoyage et au séchage. Le processus est identique à celui du ponçage initial afin de garantir la propreté de la surface du circuit imprimé et d’éviter que des impuretés n’altèrent le résultat des étapes suivantes, telles que la sérigraphie et l’application de la résine de masquage.

9. Logo sérigraphié

Au dos du circuit imprimé sont imprimés des motifs sérigraphiés, des codes produit, des logos de marque et d'autres informations relatives aux composants, ce qui fournit des indications claires pour les étapes ultérieures de soudure et d'assemblage des composants électroniques. Après la sérigraphie, les composants sont immédiatement séchés afin de garantir que les marquages soient nets, résistants à l'usure et qu'ils ne s'effacent pas facilement.

10. Nettoyage des plaques de broyage en trois étapes

En fonction du degré de contamination du substrat, certains produits nécessitent une troisième étape de nettoyage après la sérigraphie afin d'éliminer complètement les impuretés résiduelles d'encre de sérigraphie ou la poussière, garantissant ainsi l'adhérence du revêtement de résine thermorésistante lors des étapes suivantes. Cette étape peut être adaptée de manière flexible en fonction de l'état réel du substrat et n'est pas obligatoire.

11. Traitement de la résine antisoudure

Après le nettoyage, appliquez par sérigraphie une résine de masquage verte (ou d'une autre couleur) sur la surface du circuit imprimé, en ne laissant apparentes que les pastilles des composants à souder. La fonction principale de la résine de masquage est d'empêcher la formation de ponts et de courts-circuits pendant le soudage, de protéger le circuit contre la corrosion due à l'environnement extérieur et d'améliorer les performances d'isolation du circuit imprimé. Après la sérigraphie, procédez immédiatement au séchage et au durcissement afin d'obtenir une couche de résine antisoudure uniforme et résistante.

12. Façonnage externe

Le circuit imprimé est découpé à l'aide d'une presse à poinçonner afin de respecter les dimensions finales prévues par la conception du produit. Pour les substrats de forme spéciale ne nécessitant pas de traitement par rainure en V (tels que les petites cartes rondes), il peut s'avérer nécessaire de procéder à leur découpe en deux étapes : tout d’abord, découper le contour de base du côté sérigraphié vers le côté masque de soudure, puis découper les structures détaillées, telles que les trous d’insertion, du côté masque de soudure vers le côté sérigraphié, afin de garantir la précision de la découpe et la régularité des bords.

13. Usinage de rainures en V

Pour les produits composés de plusieurs panneaux nécessitant un découpage, on utilise un équipement spécialisé afin de réaliser des rainures de découpage (rainures en V) dans le substrat. Cela facilite un découpage précis après l'assemblage par le client et évite d'endommager les circuits ou le substrat lors de cette opération. Ce processus peut être omis pour les petites cartes rondes et autres produits ne nécessitant pas de découpage.

14. Revêtement à la colophane

Tout d’abord, le substrat subit un processus final de meulage et de nettoyage afin d’éliminer la poussière et les impuretés de surface, puis il est séché. Ensuite, une fine couche uniforme de colophane est appliquée sur les pastilles de soudure. La colophane agit comme un flux : elle améliore la mouillabilité lors du soudage, garantit une liaison solide entre les composants électroniques et les pastilles, et réduit les problèmes tels que les joints de soudure froids et les soudures défectueuses. Ce processus intègre le meulage, le séchage et l'enduction, garantissant à la fois l'efficacité du traitement et l'uniformité du revêtement.

4 : Assemblage de circuits imprimés comportant divers composants électroniques

Ce processus débute dès que le circuit imprimé nu est prêt et que les différents composants électroniques sont montés par montage en surface (SMT). L'assemblage de circuits imprimés (également appelé PCBA) transforme un circuit imprimé vierge en un circuit fonctionnel.

15. Application de la pâte à souder

Le processus d'assemblage commence par l'application de pâte à souder (contenant de petits éléments en forme de tambour et des billes de soudure, ainsi que du flux) sur les pastilles du circuit imprimé. Un nouveau pochoir placé au-dessus du circuit imprimé guide la pâte à souder vers les emplacements précis des composants.

16. Placement des composants

Les équipements automatisés de « pick-and-place » utilisent des buses à vide pour prélever des composants tels que des résistances, des condensateurs et des circuits intégrés, puis les placer directement sur la pâte à souder. Ces machines fonctionnent à des vitesses incroyables, permettant de positionner avec précision des milliers de composants par heure. Pour les composants à trous traversants dont les broches traversent le circuit imprimé, un placement manuel ou des techniques de placement sélectif sont nécessaires.

17. Soudage par refusion

Lorsqu'un circuit imprimé entre dans un four de refusion, il subit plusieurs étapes de chauffage qui font fondre la pâte à souder, permettant ainsi aux composants d'adhérer au circuit. Le four de refusion maintient un profil de température précis afin de protéger les composants sensibles contre tout dommage pendant le processus de refusion. Les circuits imprimés double face nécessitent un deuxième cycle de soudage par refusion pour achever le soudage de l'autre face.

18. Soudage traversant

Le soudage à la vague est couramment utilisé pour souder des composants à trous traversants. La soudure en fusion est appliquée sur le circuit imprimé, recouvrant ainsi les brins des composants qui traversent les trous du circuit. Bien que le soudage manuel soit plus lent, il reste le meilleur choix pour les tâches délicates ou l'assemblage en petites séries.

19. Contrôle et essais

La qualité est primordiale. Les machines d'inspection optique automatisée (AOI) permettent de contrôler les cartes de circuits imprimés afin de détecter les erreurs de soudure, le mauvais alignement des composants et les pièces manquantes. Les méthodes d'inspection par rayons X sont adaptées à l'évaluation des connexions internes situées sous les puces de type « ball grid array » (BGA). L'étape suivante consiste en des tests fonctionnels, qui nécessitent de mettre le circuit imprimé sous tension afin de vérifier qu'il fonctionne correctement.

20. Nettoyage et Organisation

Pour éviter toute corrosion, veuillez utiliser de l'eau ou une solution spécifique pour éliminer tout résidu de flux issu du processus de soudure. En fonction des exigences du projet, le circuit imprimé sera recouvert d'un revêtement conforme (couche protectrice) ou monté dans son boîtier définitif.

Finale étape : Contrôle qualité en post-production et expédition des PCB et PCBADE (PCB et PCBADE)

La dernière étape consiste à placer les cartes électroniques dans un sachet antistatique après les avoir testées et nettoyées, afin de garantir leur sécurité pendant le transport.

21. Contrôle qualité final (FQC)

Un contrôle qualité complet est effectué sur les circuits imprimés finis. Les principaux points contrôlés sont les suivants : la présence éventuelle de déformations ou de fissures sur le substrat ; la conformité de la taille et de la position des trous aux exigences de conception ; l'intégrité du circuit et l'absence de courts-circuits ou de circuits ouverts ; la lisibilité des marquages sérigraphiés ; ainsi que l'uniformité et l'absence de défauts du masque de soudure et du revêtement de colophane. Les normes d’inspection respectent strictement les normes internationales IPC et les exigences de contrôle interne de l’entreprise afin de garantir que tous les produits sortant de l’usine sont de bonne qualité.

22. Aplanissement du substrat (facultatif)

Si une légère déformation du substrat est constatée lors de l'inspection, celle-ci est corrigée à l'aide d'un dispositif de mise à plat spécial afin de garantir que la planéité du substrat réponde aux exigences d'assemblage ; si le substrat est déjà plat, cette opération n'est pas nécessaire.

23. Emballage et expédition

Les produits finis conformes aux normes sont conditionnés selon des méthodes standardisées, à l'aide de matériaux d'emballage antistatiques et résistants à l'humidité, afin d'éviter tout dommage pendant le transport dû à l'électricité statique, aux variations d'humidité ou aux chocs. Une fois conditionnés, les envois sont préparés conformément aux exigences de la commande afin de garantir que les produits soient livrés en toute sécurité au client.

Positionnement des valeurs fondamentales de l'assemblage et du traitement des circuits imprimés

Dans la chaîne d'approvisionnement de la fabrication électronique, l'assemblage des circuits imprimés constitue une étape cruciale pour transformer les plans de conception en produits fonctionnels. Contrairement à la simple fabrication de circuits imprimés nus, l'assemblage implique près de 30 processus complexes, notamment le placement des composants, le soudage et les tests, qui déterminent directement la stabilité des performances et la cohérence de la production en série des produits électroniques. Actuellement, le secteur présente deux tendances majeures :

• Tout d'abord, la conception à haute densité a favorisé la généralisation des boîtiers 0201 et des puces BGA ;
• D'autre part, la demande des clients en matière de ’ capacités de réaction rapide “ a fortement augmenté, ce qui oblige les fabricants à disposer de capacités d'intégration sans faille, du prototypage à la production en série. Cela exige des prestataires de services d'assemblage de circuits imprimés non seulement qu'ils possèdent des équipements de précision, mais aussi qu'ils mettent en place un système complet, allant du contrôle des matériaux à l'optimisation des processus.

Critères d'évaluation pour la sélection des prestataires de services de fabrication et d'assemblage de circuits imprimés

• Pour les entreprises ayant des besoins en matière d'externalisation, il est recommandé d'évaluer les capacités des prestataires selon les critères suivants : Niveau des capacités de base :

• Configuration de l'équipement : Dispose-t-il d'un placeur de puces de haute précision (précision de placement de ±30 μm) et d'un système de soudage par refusion sous vide (pour réduire les vides d'oxydation) ?

• Champ d'application : La machine est-elle capable de traiter des processus spécifiques tels que les BGA de 0,3 mm, les microcomposants 0201 et les cartes rigides-flexibles ?

• Système de certification : conformité aux normes ISO 9001 et IPC-A-610 Classe 3

• Exhaustivité des tests : L'entreprise dispose-t-elle de ses propres laboratoires d'AOI, de radiographie et d'ICT, plutôt que de recourir à des prestataires externes pour ces tests ?
• Couche de service de livraison :

• Réponse en matière de prototypage : prototypage en 72 heures + traitement accéléré avec une capacité de production flexible

• Intégration des données : prend-elle en charge l'analyse automatique des fichiers Gerber/ODB++ et la comparaison intelligente des nomenclatures ?

Pourquoi choisir Geyuan Electronics comme fabricant de circuits imprimés de confiance ?

Les circuits imprimés constituent le cœur de tous les produits électroniques. La moindre erreur peut entraîner une défaillance du système. C'est pourquoi la fabrication des circuits imprimés doit être réalisée avec le plus grand soin et faire l'objet d'une surveillance constante. Dans ce contexte, une usine de circuits imprimés doit justifier de nombreuses années d'expérience pour gagner votre confiance.

Geyuan Electronics est un acteur international dans le domaine de la fabrication et de l'assemblage de circuits imprimés. Nous contrôlons chaque étape du processus de fabrication afin de produire des circuits imprimés de haute qualité. Nous proposons des solutions complètes pour répondre à tous vos besoins en matière de circuits imprimés, vous garantissant ainsi une tranquillité d'esprit totale. Notre technologie de fabrication de circuits imprimés ne ressemble à celle d'aucun autre fabricant. Chez nous, vous trouverez toujours la meilleure solution.

Geyuan Electronics propose désormais une solution tout-en-un pour tous vos besoins en matière de circuits imprimés, prenant en charge tout, des pochoirs de soudure aux autres composants. Si votre usine d’assemblage de circuits imprimés ne dispose que d’équipements destinés à l’assemblage, vous devrez peut-être externaliser certaines tâches, telles que la fabrication des circuits imprimés et celle des pochoirs de soudure. Bien que cela puisse vous permettre de réaliser de légères économies, l’externalisation de différentes tâches auprès de différentes entreprises augmente les tracas, le risque d’erreurs et la nécessité de suivre chaque tâche individuellement. C’est pourquoi vous devriez privilégier les entreprises proposant des solutions complètes de fabrication et d’assemblage de circuits imprimés. Les installations internes de fabrication et d’assemblage de circuits imprimés de Geyuan Electronics sont gérées par un personnel expérimenté, capable de vous aider à trouver les composants adaptés à vos besoins. De plus, nous excellons dans la recherche de composants d’assemblage de circuits imprimés de la plus haute qualité aux prix les plus compétitifs, vous garantissant ainsi la meilleure expérience client possible.

Étude de cas client de Geyuan Electronics : une entreprise spécialisée dans la fabrication de cartes de circuits imprimés haute fréquence à 32 couches

L'année dernière, nous avons fabriqué un circuit imprimé assemblé (PCBA) à 32 couches pour une entreprise américaine qui avait besoin de circuits imprimés haute fréquence. La carte avait une épaisseur de 3,2 mm et un rapport d'aspect de 12:1 ; l'impédance requise était de ±5% et le décalage entre les couches devait être compris entre ±0,03 mm. Le client avait auparavant contacté deux usines, mais aucune n’avait réussi à répondre à ses attentes. La première usine présentait un décalage entre les couches trop important, ce qui se traduisait par un taux de réussite de seulement 40%, tandis que la seconde usine affichait un écart d’impédance trop important, entraînant un taux de réussite de seulement 50%.

Après réception de la commande, nous avons tout d’abord procédé à une analyse détaillée de la conception en vue de la fabrication (DFM), afin d’aider le client à optimiser la conception de l’empilement des couches et les calculs d’impédance, puis nous avons défini des paramètres de processus de production spécifiques. La première production d'essai de 200 plaquettes a atteint un taux de conformité de 981 TP3T, tous les désalignements entre couches étant maîtrisés à ±0,02 mm près et les écarts d'impédance à ±41 TP3T près, dépassant de loin les attentes du client. Le client s’est montré extrêmement satisfait et nous a par la suite confié l’ensemble de ses commandes de cartes à haute densité de couches. Aujourd’hui, ses commandes mensuelles en gros dépassent les 3 000 mètres carrés.

Conclusion

La fabrication et l'assemblage des circuits imprimés constituent un processus complexe, dont les étapes dépendent du type de circuit imprimé fabriqué, de son nombre de couches et d'autres spécifications. Dans certains cas, l’assemblage manuel est également utilisé en raison d’exigences spécifiques au projet. La fabrication et l’assemblage des circuits imprimés constituent des maillons essentiels de la chaîne de fabrication électronique, et leur niveau de sophistication technologique se traduit par une précision de placement de l’ordre du micron, un contrôle de la température à la milliseconde près et un système complet de prévention des défauts. Pour les entreprises axées sur la R&D, le choix d’un prestataire de services d’assemblage doté de capacités d’optimisation des processus et d’un système de réponse rapide peut considérablement raccourcir les cycles de lancement de produits et réduire les risques liés à la production en série. Si vous recherchez une usine d’assemblage de circuits imprimés pour votre projet, vos besoins en prototypage de circuits imprimés ou en production en série, Geyuan Electronics possède plus de 16 ans d’expérience, avec plus de 200 professionnels travaillant jour et nuit dans notre usine pour garantir la satisfaction client selon la devise “ 99% ”. N’hésitez donc pas à nous contacter dès aujourd’hui pour obtenir un devis ou de plus amples informations !