Le câblage de cartes électroniques en très petite série

Cette article traitera uniquement du montage des cartes une fois reçues de son fabricant et non des techniques de mise en place du schématique et du routage sur un logiciel de CAO.

Lorsque l’on veut réaliser un prototype et en faire une preuve de concept, plusieurs itérations de conception électronique (Hardware) sont à prévoir. A chaque itération, seulement quelques prototypes seront produits.
Deux solutions s’offrent à vous pour le câblage des composants électroniques sur les circuits imprimés :

  • soit confier la tâche à un sous traitant spécialisé
  • soit effectuer le câblage en interne.

Cette dernière solution peut être préférable car elle permet de réaliser des économies de temps et d’argent. En effet, il n’y a pas besoin d’énormément de matériel ni d’un grand savoir faire pour réaliser son câblage.

Voici quelques étapes à suivre :

Le matériel

Sont nécessaires:

  • une pâte à braser  (à partir de 50€ pour 500g)
  • un couteau à enduire (entre 2 et 10€ en fonction de la taille)
  • un four de refusion infrarouge (à partir de 200€)

Optionnellement:

  • une machine “pick and place” (à partir de 1600€) (par exemple le V900120)
  • un loupe binoculaire avec bras déporté pour les cartes intégrant de très petits CMS (à partir de 200€)

1 – Les cartes et le pochoir

Lors de l’achat des PCB et du pochoir correspondant ( feuille métallique évidée permettant la dépose de la pâte à braser ), on privilégiera des cartes individuelles à une panélisation pour avoir une plus grande maîtrise et gestion de ces cartes lors du processus de montage (signalons aussi un gain financier).

cablage carte electronqiue axible objet connecté

Panélisation de six cartes

Le type de finition des pistes du circuit (HAL, or chimique, argent chimique, étain chimique, Nickel, etc…) aura aussi une importance sur la qualité des soudures, nous préconisons une finition or chimique. Le choix de l’épaisseur du pochoir dépendra de la taille des composants mis en place sur votre PCB : plus les composants sont petits, plus le pochoir doit être fin (aucune variation du coût n’est à signaler lors du choix de ce paramètre).

2 – Le câblage

Certains fabricants de carte proposent des outils de fixation de la carte et du pochoir pour une application plus facile de la pâte à braser bien qu’on arrive au même résultat avec du ruban adhésif.

Un simple couteau à enduire suffit pour racler la pâte à braser et obtenir une couche homogène sur chaque pad de l’ensemble de la carte. Cette étape est sans doute la plus importante, car un trop plein de pâte à braser pourrait provoquer des court-circuits et, a contrario, un manque engendrerait un non contact du composants avec la carte. Si cette étape est effectuée avec brio, aucune retouche ne sera à effectuer après le passage au four.
Afin de vous faciliter la tâche de la mise en place des composants sur votre PCB, mais aussi gagner en productivité (même sur une petite série), vous pouvez utiliser une machine manuelle appelée “pick and place”. Cette appareil est très utile lors de la mise en place de petit composants.

3 – La cuisson

Les profils de fusion standards des fours à refusion sont déjà bien étudiés. Dans la plupart des cas il ne sera pas nécessaire d’en faire un personnalisé.
On trouve des fours à tous les prix. Dans notre cas d’utilisation la qualité des fours premiers prix est tout à fait acceptable. D’expérience nous n’avons constaté aucun défaut fonctionnel sur les composants montés sur nos nombreuses cartes, bien que nous n’obtenons pas la même qualité (en termes de fiabilité, consommation de courant résiduelle, …) qu’une production de série en machine.

Conclusion

Avant de lancer une première pré-série avec l’EMS (Electronic manufacturing services ou fabricant de cartes électroniques en français) que vous aurez choisi pour l’industrialisation de votre produit, vous allez surement effectuer plusieurs itérations de prototypes. Pour un coût modéré avec un peu d’expérience, il peut être facile de câbler tous ces prototypes en toute indépendance.

Un doute ?! Une hésitation ?! Contactez-nous.

Cet article a été rédigé par

Thomas Leroi, Team Hardware
2018-04-10T15:39:34+00:00avril 10th, 2018|Technologie|