WO2016120449A1 - Procédé de montage d'un composant électronique traversant sur une carte à circuit imprimé - Google Patents

Procédé de montage d'un composant électronique traversant sur une carte à circuit imprimé Download PDF

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WO2016120449A1
WO2016120449A1 PCT/EP2016/051921 EP2016051921W WO2016120449A1 WO 2016120449 A1 WO2016120449 A1 WO 2016120449A1 EP 2016051921 W EP2016051921 W EP 2016051921W WO 2016120449 A1 WO2016120449 A1 WO 2016120449A1
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WO
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circuit board
pcb
printed circuit
face
pth
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Pierre REVOL-BUISSON
David Hue
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Valeo Comfort And Driving Assistance
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a method of mounting at least one electronic component on a printed circuit board.
  • the present invention also relates to a printed circuit board comprising at least one electronic component mounted according to the mounting method.
  • a printed circuit board has a first face and a second face and a plurality of electronic components.
  • CMS Surface Mounted Device
  • PTH Platinum Through Hole
  • the mounting method comprises:
  • the mounting method comprises:
  • a disadvantage of this state of the art is that it is necessary to use two processing lines to perform all component mounting operations on both sides of the printed circuit board, especially when through components are used.
  • the first line of treatment can only be used to place surface components. If a through component is placed on the first face, the spindle of the Through-going component traverses the entire thickness of the printed circuit board and protrudes to the other side on the second side. Also, the second serigraphy can not be done correctly because of this pin which protrudes on the second side.
  • the invention proposes a method of mounting at least one electronic component on a printed circuit board, said printed circuit board comprising a first face and a second face, according to which said method comprises:
  • the glue avoids the through component from detaching from the first face when the printed circuit board is turned over to perform the second screen printing, especially if the weight of said through component is important. .
  • the screen printing which is performed on the opposite side to the face on which the through component is glued, it is possible to place a through component on said first face. This operation is performed on the same processing line as that used for mounting the others electronic components on both sides. All assembly operations of the electronic components are thus performed with a single processing line.
  • the mounting method may further comprise one or more additional features from the following.
  • the pin of said at least one electronic component passes through all or part of the thickness of the printed circuit board.
  • the external length of the pin is less than the sum of the thickness of the printed circuit board and the thickness of a screen used for said screen printing of the second face.
  • the external length of the pin is less than or equal to the thickness of the printed circuit board.
  • the method further comprises, before said screen printing of the second face:
  • the method further comprises, after said screen printing of the second face:
  • the printed circuit board PCB has a thickness e substantially equal to 1, 6mm with a tolerance of plus or minus 30%.
  • the printed circuit board has a thickness substantially equal to 1.7 mm with a tolerance of plus or minus 10%. According to a non-limiting embodiment, the printed circuit board has a thickness substantially equal to 1, 6mm with a tolerance of plus or minus 10%.
  • the pin of said at least one through electronic component is of external length equal to 1.5mm with a tolerance of plus or minus 40%.
  • the pin of said at least one through electronic component is of external length equal to 1.51 mm with a tolerance of plus 0 mm and minus 0.1 mm.
  • said at least one passing electronic component is receiving and / or transmitting antenna and the printed circuit board is a printed circuit board of a telematic control unit for a motor vehicle.
  • the receiving and / or transmitting antenna is a navigation antenna.
  • a printed circuit board comprising a first face and a second face and comprising a plurality of electronic components, according to which it comprises:
  • At least one through-going electronic component bonded to the first face, said at least one through-going electronic component comprising at least one pin, the printed circuit board comprising an opening in which said at least one pin is inserted, said through-hole opening said printed circuit board;
  • solder on the second face opposite to the first face on which said at least one through-going electronic component is bonded, said solder covering all or part of said at least one pin of said at least one through-going electronic component.
  • the printed circuit board may further comprise one or more additional characteristics from the following.
  • the pin of said at least one through component passes all or part of the thickness of the printed circuit board.
  • the external length of the pin is less than the sum of the thickness of the printed circuit board and the thickness of a screen used for said screen printing of the second face.
  • the external length of the pin is less than or equal to the thickness of the printed circuit board.
  • the solder fills said opening with at least 75%.
  • the through electronic component is glued:
  • said at least one through electronic component is a navigation antenna and the printed circuit board is a printed circuit board of a telematic control unit for a motor vehicle.
  • FIG. 1 represents a first flow chart of a method of mounting at least one electronic component on a printed circuit board according to a non-limiting embodiment of the invention
  • Fig. 2 shows a second flowchart of the figurel mounting method, said mounting method having additional steps
  • FIG. 3 represents a printed circuit board whose first face is intended to be screen printed according to a screen printing step of the mounting method of FIGS. 1 and 2;
  • FIG. 4 represents a cross-section of a printed circuit board comprising at least one through-going electronic component mounted on said card according to the mounting method of FIGS. 1 and 2, after a gluing step.
  • FIG. 5 represents a printed circuit board whose second face is intended to be screen printed according to a screen printing step of the mounting method of FIGS. 1 and 2;
  • FIG. 6 represents a section of a printed circuit board comprising at least one through-going electronic component mounted on said card according to the mounting method of FIGS. 1 and 2, after a reflow step for brazing a second face of the circuit board printed.
  • the invention relates to a method for mounting at least one electronic component on a printed circuit board PCB, said printed circuit board having a first face F1 and a second face F2, said method being illustrated in FIG. 1 and FIG. 2.
  • the MTH mounting method comprises: bonding at least one PTH through electronic component to the first face F1 of the printed circuit board PCB, said at least one PTH through electronic component comprising at least one pin P, the printed circuit board PCB comprising an opening O in which said at least one pin P is inserted, said opening O passing right through said printed circuit board PCB (illustrated step PAST_PTH (PCB (F1));
  • step SOLD_PAST2 M2, B, PCB (F2, E2, O)
  • a printed circuit board PCB conventionally comprises a metallization layer Mt (also called metallization Mt) and a layer of varnish Ve (these layers being described later in the description).
  • the printed circuit board PCB is a printed circuit board of a telematics control unit TCU for a motor vehicle.
  • a telematic control unit allows in case of accident to automatically call an emergency center and send to this center the positioning of the motor vehicle accident.
  • This telematic control unit comprises the printed circuit board PCB which comprises in particular a receiving and / or transmitting antenna.
  • the pin P improves the capture of satellite signals.
  • said at least one PTH traversing electronic component is a reception and / or transmission antenna for GSM, WIFI, Bluetooth®, TNT, GNSS navigation ("Global Navigation Satellite System”) etc.
  • said at least one PTH through electronic component is a navigation antenna, such as in non-limiting examples, a GPS TM ("Global Positioning System"), Glonass TM ("Globalnaya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema” Galileo TM, Beidou TM, Irnss TM, QZSS TM etc.
  • a navigation antenna is taken as a non-limiting example.
  • the MTH mounting method further comprises, before said screen printing of the second face F2:
  • the MTH mounting method further comprises, after said screen printing of the second face F2:
  • the MTH mounting method is described below with reference to FIG. with its additional steps.
  • an electronic surface CMS component will also be called CMS component
  • a PTH through electronic component will also be called PTH component
  • the printed circuit board PCB will also be called PCB.
  • a screen printing of the printed circuit board PCB on the first face F1 is made so as to cover E1 locations of the terminations of at least one electronic surface CMS component with a solder paste B, said screen printing using a screen M1 adapted to mask said opening O associated with said minus one P-pin of said at least one PTH-passing component.
  • the solder paste is a tin alloy of silver and copper.
  • the alloy is of SAC305 type with 96.5% tin, 3% silver and 0.5% copper.
  • SAC305 type SAC305 type with 96.5% tin, 3% silver and 0.5% copper.
  • other types of alloys can be used.
  • the PCB is disposed on the processing line so that the first face F1 is the top face and the second face is the bottom face.
  • FIG. 3 illustrates a printed circuit board PCB whose first face F1 is screen printed by means of a first screen M1 (also called stencil).
  • the screen M1 comprises open portions M12 associated with locations E1 on the first face F1 of the PCB which are intended to receive CMS components.
  • the PCB may comprise a plurality of PTH components arranged on the first face F1.
  • the PCB has a plurality of openings O.
  • FIG. 3 thus illustrates a nonlimiting example of:
  • the bare PCB which has two openings O and whose first face F1 has a plurality of locations E1;
  • the screen M1 which comprises a plurality of open portions M12.
  • the screen printing comprises the substeps of:
  • the screen printing is performed according to the so-called "squeegee" technology: the removal of solder paste B is performed manually, and a mechanical element R such as a squeegee, forces the introduction solder paste in the open portions M12 of the screen M1.
  • the screen printing is carried out according to the so-called "pro-flow head” technology: a solder paste reservoir B is integrated in the mechanical element R, such that a squeegee, which therefore deposits said solder paste on the screen M1, the spread and forces at the same time the introduction of the solder paste in the open portions M12 of the screen M1.
  • step 2 is also performed before the screen printing of the second face F2.
  • the PTH component such as a navigation antenna, has only one pin P.
  • the PTH component comprises a plurality of pins P.
  • the PCB has as many associated apertures as P-pins for said PTH component.
  • a PTH component having only one pin P is taken as a non-limiting example.
  • Gluefeeder TM the technology developed by ASM® called Gluefeeder TM is used to bond said PTH component.
  • This technology uses a glue projection tool to project micro-dots of glue onto the underside of the PTH component that must come into contact with the F1 front face of the PCB.
  • This projection element integrates directly on the processing line for mounting electronic components.
  • micro-points of glue are arranged to four locations on the two diagonals passing through the center and the corners, a location being defined on a diagonal halfway between the center and each corner of the PTH component. This allows a good behavior of the component on the first face F1 after bonding.
  • micro-points of glue are arranged at three locations of the PTH component. These three points of glue are sufficient to allow a good performance of the PTH component on the first face F1 after bonding. Compared to the four glue points, this reduces the assembly time and reduces the cost since less glue is used.
  • the pin P of said PTH component is inserted into the dedicated opening O on the PCB circuit board.
  • the adhesive comes into contact with the varnish layer Ve of the PCB.
  • the PTH through electronic component is thus bonded to the varnish layer Ve of the printed circuit board PCB.
  • the adhesive comes into contact with the metallization Mt of the PCB.
  • the passing electronic component PTH is thus bonded to the metallization layer Mt of the printed circuit board PCB.
  • Mt metallization allows a better adhesion of the glue.
  • the layer of varnish Ve has openings opening on the metallization Mt which will therefore come into contact with the glue.
  • the glue comes into direct contact with the PCB, namely directly with its epoxy layer itself, at a place where there is therefore no varnish.
  • the pin P of said at least one electronic component passing through PTH passes all or part of the Thickness e of PCB printed circuit board.
  • the pin P crosses the entire thickness e of the PCB, its external length Lpe is less than the sum of the thickness e of said PCB and the thickness e1 of the second screen silkscreen M2.
  • the end x of said pin P may be located beyond the surface of the second face F2n but is still located below the surface of the screen M1.
  • the pin P when the pin P partially crosses the thickness e of the PCB, its external length Lpe is less than or equal to the thickness e of the PCB. In this case, the x-end of said pin P is located below the surface of the second face F2.
  • the thickness e of the PCB comprises the metallization layer and the layer of varnish Ve.
  • external length Lpe is meant the length of the part of the pin P which is external to the body of the PTH component, namely which protrudes from the body of said PTH component, said part being intended to be inserted into an opening O of the PCB.
  • FIG. 4 illustrates a section of the PCB obtained after the screen printing and bonding steps described above, said bonding being carried out according to the second embodiment.
  • FIG. 4 we can see the opening O which receives the pin P, a metallization Mt in said opening O, said metallization extending around each orifice (face-side F1 and face-side F2) of the opening O, the layer of varnish Ve which covers the PCB to protect it, and the points of glue p1, p2 which are in contact with the metallization Mt.
  • the layer of varnish Ve covers a part of the metallization Mt. This prevents the solder paste B does not flow too much (on the side of the first face F1) and does not remain in the opening O (during the remelting of the second face F2).
  • the metallization Mt is composed of nickel-gold (Ni-Au). It is recalled that the metallization increases the wettability of the solder paste B which will help to fill the opening O by capillarity.
  • the printed circuit board PCB has a thickness e substantially equal to 1, 6mm with a tolerance of plus or minus 30%, namely between 1 .12mm and 2.08mm.
  • the printed circuit board PCB has a thickness e substantially equal to 1.7 mm with a tolerance of plus or minus 10%.
  • the printed circuit board PCB has a thickness e substantially equal to 1, 6 mm with a tolerance of plus or minus 10%.
  • the pin P of said at least one PTH through electronic component is of external length Lpe equal to 1.5 mm with a tolerance of plus or minus 40%, namely between 0.9 mm and 2.1 mm.
  • the pin P of said at least one PTH through electronic component is of external length LPE equal to 1, 51 mm with a tolerance of plus 0mm and minus 0.1 mm.
  • At least one CMS component is positioned on the first face F1.
  • the CMS component (s) is therefore positioned on the locations E1 of the PCB described above and their surface is in contact with the solder paste B previously deposited on the locations E1.
  • a step 4) illustrated in FIG. 2 REFLW1 (PCB (F1)), after said bonding, a reflow of the PCB to solder the first face F1 is performed.
  • the PCB passes into a furnace.
  • the heat from the oven melts the solder paste to form the solder.
  • the oven temperature is set substantially 25 ° C above the melting temperature of the dough. braze B with some tolerance.
  • the melting temperature of the alloy is 217 ° C and the temperature in the oven is 250 ° C.
  • the glue becomes solid and thus ensures the bonding function. Note that after reflow, the glue has spread slightly.
  • the PCB is returned to the process line to perform the next step.
  • the first face F1 then becomes the underside and the second face F2 becomes the face of the top.
  • a screen printing of the printed circuit board PCB on the second face F2 is performed, the second face F2 being opposite on the first side F1 on which is bonded said at least one PTH through electronic component so as to introduce the solder paste B in said second side opening F2 F2.
  • This second screen is done by means of a second screen M2.
  • the screen M2 comprises open portions M22.
  • the open portions M22 of the screen M2 are associated with locations E2 on the second face F2 of the PCB which are intended to receive CMS components.
  • FIG. 5 thus illustrates a nonlimiting example of:
  • the PCB whose second face F2 comprises a plurality of locations E2 for receiving the terminations of a plurality of CMS components;
  • the screen M2 which has a plurality of open portions M22.
  • solder paste B which is spread on the second face F2 during this step enters the opening O second side face F2.
  • the squeegee R used does not abut on said pin P.
  • the squeegee R can spread the dough brazing B on the second face F2 without encountering a protrusion that bothers and damages.
  • step 5 Note that the description of the sub-steps of the screen printing described in step 1) also apply in this step 5).
  • step 1) in a first non-limiting embodiment, the screen printing is performed according to the technology called in English “squeegee”, and in a second non-limiting embodiment, the screen printing is performed according to the technology called "pro-flow head”.
  • the brazing paste for brazing a PTH through component is deposited on the opposite side to that where the glue was deposited to paste the same through component PTH.
  • This allows to have a larger surface on one side of the PCB (here the first face F1) to deposit the glue.
  • the glue for gluing a component is deposited on the same face as the solder paste for brazing the same component, it may be difficult to find a sufficient surface to deposit the glue since the surface area taken by solder paste is important.
  • the PCB also comprises at least one PTH component mounted on the second face F2.
  • the screen M2 used for the screen printing of the second face F2 comprises at least one open portion M21 (not shown) associated with an opening O on the PCB intended to receive a pin P of a PTH component which will be mounted on the second face F2.
  • the solder paste B will penetrate into said opening O on the second side F2.
  • At least one CMS surface electronic component is positioned on said second face F2.
  • this step is therefore performed after said screen printing of the second face F2.
  • the CMS component (s) is therefore positioned on the locations E2 of the PCB described in step 5) and their surface is in contact with solder paste B deposited in step 5) at said locations E2.
  • At least one PTH component is positioned on said second face F2.
  • the pin P of this component PTH is inserted on the second side F2 into the opening O of the PCB provided for this purpose.
  • the introduction of its pin P into the opening O makes it possible to crush the solder paste B and to lower it along said opening O so that it covers all or part of said pin B.
  • This assembly of a PTH component is a classic assembly called in English "Pin in Paste".
  • a reflow of the printed circuit board PCB is performed to braze the second face F2 so as to cover all or part of said at least one pin P said at least one PTH through electronic component with said solder paste B. It will be noted that this step is therefore performed after said screen printing of the second face F2.
  • FIG. 6 illustrates a section of a printed circuit board PCB comprising a first face F1 and a second face F2, and comprising a plurality of electronic components PTH, CMS, card on which at least one PTH component is mounted on the first face.
  • PTH printed circuit board
  • the printed circuit board PCB comprises:
  • said at least one PTH through electronic component stuck on the first face F1 said at least one PTH through electronic component comprising at least one pin P
  • the printed circuit board PCB comprising an opening O into which said at least one pin P is inserted said opening O passing right through said printed circuit board PCB;
  • solder B on the second face F2 opposite to the first face F1 on which said at least one electronic component PTH is bonded, said solder B covering all or part of said at least one pin P of said at least one electronic component passing through PTH .
  • solder B is obtained by heating the brazing paste B which has been spread.
  • the pin P of said at least one PTH through component traverses all or part of the thickness e of the printed circuit board PCB.
  • the external length Lpe of the pin P is less than or equal to the thickness e of the PCB.
  • solder B is distributed around the pin P in the opening O and thus covers all or part of said pin P (namely the outer part: the one that protrudes from the body of the PTH component).
  • solder B completely covers said pin P.
  • solder B partially covers the pin P, it fills said opening O at least 75%.
  • the percentage of filled volume of the opening O is greater than or equal to 75%. This corresponds to the criterion defined in the IPC A610 class 3 standard by the association "Association Connecting Electronics Industries” which deals with automotive and aerospace applications,
  • the PCB also has a PTH component on the second face F2 (not shown).
  • this PTH component is a connector adapted to connect different control units to each other, and this connector has a plurality of pins P.
  • the mounting of this PTH component is performed in a conventional manner "Pin in Paste".
  • this connector makes it possible to receive an accident detection signal and to send the navigation coordinates (for example the GPS coordinates) to a call center.
  • the navigation coordinates are sent by a processing unit (such as a CMS component) connected to the antenna of navigation.
  • the electrical connections for transporting the various signals between the connector, the navigation antenna and the processing unit is done through the electrical and mechanical contacts established by the solder B which is distributed in the openings O dedicated to the PTH components and on the Slots locations of CMS components.
  • the description of the invention is not limited to the application, the embodiments and the examples described above.
  • the MTH mounting method can be applied for any application other than the motor vehicle which also requires miniaturization of the printed circuit boards and optimization of the mounting of the electronic components on a printed circuit board, such as in a non-limiting example. applications in the aerospace, or consumer electronics applications.
  • the MTH mounting method may also include a step for laser engraving the printed circuit board PCB before the first screen printing to make a reference to said PCB.
  • the mounting method may also include different inspection phases after each step to verify, for example, that the screen printing of a face, that the gluing of a PTH component or even remelting from one side went well.
  • a PTH component which is glued to the first face F1 of the PCB is a connector adapted to connect different control units to each other, and this connector comprises a plurality of pins P.
  • the glue allows the placement on the underside of PTH through components such as an antenna, quite large compared to the surface of the PCB without risk of it being detached; it allows to use only one line of treatment to mount all the CMS and PTH components on the PCB and thus to have a finished product after a single line of treatment;

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un procédé de montage (MTH) d'au moins un composant électronique sur une carte à circuit imprimé (PCB), ladite carte à circuit imprimé (PCB) comportant une première face (F1 ) et une deuxième face (F2), selon lequel ledit procédé comporte : - le collage d'au moins un composant électronique traversant (PTH) sur la première face (F1) de la carte à circuit imprimé (PCB), ledit au moins un composant électronique traversant (PTH) comportant au moins une broche, la carte à circuit imprimé (PCB) comprenant une ouverture (O) dans laquelle est introduite ladite au moins une broche, ladite ouverture (O) traversant de part en part ladite carte à circuit imprimé (PCB); - une sérigraphie de la carte à circuit imprimé (PCB) sur la deuxième face (F2) opposée à la première face (F1) sur laquelle est collé ledit au moins un composant électronique traversant (PTH) de sorte à introduire une pâte à braser (B) dans ladite ouverture (O) côté deuxième face (F2).

Description

PROCEDE DE MONTAGE D'UN COMPOSANT ELECTRONIQUE TRAVERSANT SUR UNE CARTE A CIRCUIT IMPRIME
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un procédé de montage d'au moins un composant électronique sur une carte à circuit imprimé.
La présente invention concerne également une carte à circuit imprimé comprenant au moins un composant électronique monté selon le procédé de montage.
Elle trouve une application particulière mais non limitative dans le domaine des véhicules automobiles.
ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Dans les véhicules automobiles, il existe différentes unités de contrôle qui comprennent chacune une carte à circuit imprimé. Une carte à circuit imprimé comporte une première face et une deuxième face et une pluralité de composants électroniques. Parmi ces composants électroniques, certains sont des composants électroniques montés en surface CMS (appelés en anglais « Surface Mounted Device ») et d'autres des composants électroniques traversant PTH (appelés en anglais « Plated Through Hole »). Pour des contraintes d'encombrement et de poids dans le véhicule automobile, la taille d'une carte à circuit imprimé est de plus en plus petite. Afin de placer l'ensemble des composants électroniques sur une carte à circuit imprimé de taille réduite, les deux faces de la carte à circuit imprimé sont utilisées. Un procédé de montage de composants électroniques connu de l'homme du métier comprend l'utilisation de deux lignes de traitement.
Sur une première ligne de traitement, le procédé de montage comprend :
- une première sérigraphie sur une première face de la carte à circuit imprimé de sorte à recouvrir des emplacements des terminaisons d'au moins un composant de surface avec une pâte à braser ;
- le positionnement d'au moins un composant de surface sur ladite première face ;
- une première refusion de la carte à circuit imprimé pour braser la première face ;
- une deuxième sérigraphie sur une deuxième face de la carte à circuit imprimé de sorte à recouvrir des emplacements des terminaisons d'au moins un composant de surface avec une pâte à braser ;
- le positionnement d'au moins un composant de surface ;
- une deuxième refusion de la carte à circuit imprimé pour braser la deuxième face.
Par la suite, la carte à circuit imprimé est placée sur une deuxième ligne de traitement et le procédé de montage comprend :
- le positionnement d'au moins un composant traversant sur la première face et/ou la deuxième face ; et
- une soudure de la broche du composant traversant sur la carte à circuit imprimé, par exemple au moyen d'une vague à l'étain en fusion, pour fixer ledit composant sur la première face et/ou la deuxième face.
Un inconvénient de cet état de la technique est qu'il est nécessaire d'utiliser deux lignes de traitement pour effectuer toutes les opérations de montage de composants sur les deux faces de la carte à circuit imprimé, notamment lorsque des composants traversant sont utilisés. En effet, on ne peut utiliser la première ligne de traitement que pour placer des composants de surface. Si l'on place un composant traversant sur la première face, la broche dudit composant traversant traverse toute l'épaisseur de la carte à circuit imprimé et dépasse de l'autre côté sur la deuxième face. Aussi, la deuxième sérigraphie ne pourra pas se faire correctement en raison de cette broche qui fait saillie sur la deuxième face.
D ESC R I PTI ON G E N E RALE D E L' I NV E NTI ON
A cette fin l'invention propose un procédé de montage d'au moins un composant électronique sur une carte à circuit imprimé, ladite carte à circuit imprimé comportant une première face et une deuxième face, selon lequel ledit procédé comporte :
- le collage d'au moins un composant électronique traversant sur la première face de la carte à circuit imprimé, ledit au moins un composant électronique traversant comportant au moins une broche, la carte à circuit imprimé comprenant une ouverture dans laquelle est introduite ladite au moins une broche, ladite ouverture traversant de part en part ladite carte à circuit imprimé ;
- une sérigraphie de la carte à circuit imprimé sur la deuxième face opposée à la première face sur laquelle est collé ledit au moins un composant électronique traversant de sorte à introduire une pâte à braser dans ladite ouverture côté deuxième face.
Comme on va le voir en détail par la suite, la colle permet d'éviter au composant traversant de se détacher de la première face lorsque la carte à circuit imprimé est retournée pour effectuer la deuxième sérigraphie, notamment si le poids dudit composant traversant est important. De plus, grâce à la sérigraphie qui est effectuée du côté opposé à la face sur laquelle est collé le composant traversant, il est possible de placer un composant traversant sur ladite première face. Cette opération est effectuée sur la même ligne de traitement que celle utilisée pour le montage des autres composants électroniques sur les deux faces. Toutes les opérations de montage des composants électroniques sont ainsi effectuées avec une unique ligne de traitement. Selon des modes de réalisation non limitatifs, le procédé de montage peut comporter en outre une ou plusieurs caractéristiques supplémentaires parmi les suivantes.
Selon un mode de réalisation non limitatif, après collage, la broche dudit au moins un composant électronique traversant traverse tout ou partie de l'épaisseur de la carte à circuit imprimé.
Selon une première variante de réalisation non limitative, la longueur externe de la broche est inférieure à la somme de l'épaisseur de la carte à circuit imprimé et de l'épaisseur d'un écran utilisé pour ladite sérigraphie de la deuxième face.
Selon une deuxième variante de réalisation non limitative, la longueur externe de la broche est inférieure ou égale à l'épaisseur de la carte à circuit imprimé.
Selon un mode de réalisation non limitatif, le procédé comprend en outre avant ladite sérigraphie de la deuxième face :
- et avant ledit collage, une sérigraphie de la carte à circuit imprimé sur la première face de sorte à recouvrir des emplacements des terminaisons d'au moins un composant électronique de surface avec une pâte à braser, ladite sérigraphie utilisant un écran adapté pour masquer ladite ouverture associée à ladite au moins une broche dudit au moins un composant traversant ;
- le positionnement dudit au moins un composant électronique de surface sur ladite première face ; - et après ledit collage, une refusion de la carte à circuit imprimé pour braser la première face.
Selon un mode de réalisation non limitatif, le procédé comprend en outre après ladite sérigraphie de la deuxième face :
- le positionnement d'au moins un composant électronique de surface sur ladite deuxième face ;
- une refusion de la carte à circuit imprimé pour braser la deuxième face de sorte à recouvrir tout ou partie de ladite au moins une broche dudit au moins un composant électronique traversant avec ladite pâte à braser.
Selon un mode de réalisation non limitatif, la carte à circuit imprimé PCB comporte une épaisseur e sensiblement égale à 1 ,6mm avec une tolérance de plus ou moins 30%.
Selon une variante de réalisation non limitative, la carte à circuit imprimé comporte une épaisseur sensiblement égale à 1 ,7mm avec une tolérance de plus ou moins 10%. Selon une variante de réalisation non limitative, la carte à circuit imprimé comporte une épaisseur sensiblement égale à 1 ,6mm avec une tolérance de plus ou moins 10%.
Selon un mode de réalisation non limitatif, la broche dudit au moins un composant électronique traversant est de longueur externe égale à 1 ,5mm avec une tolérance de plus ou moins 40%.
Selon une variante de réalisation non limitative, la broche dudit au moins un composant électronique traversant est de longueur externe égale à 1 ,51 mm avec une tolérance de plus 0mm et de moins 0,1 mm. Selon un mode de réalisation non limitatif, ledit au moins un composant électronique traversant est antenne de réception et/ou émission et la carte à circuit imprimé est une carte à circuit imprimé d'une unité de contrôle télématique pour véhicule automobile.
Selon un mode de réalisation non limitatif, l'antenne de réception et/ou émission est une antenne de navigation.
Il est également proposé une carte à circuit imprimé comprenant une première face et une deuxième face et comportant une pluralité de composants électroniques, selon laquelle elle comporte:
- au moins un composant électronique traversant collé sur la première face, ledit au moins un composant électronique traversant comportant au moins une broche, la carte à circuit imprimé comprenant une ouverture dans laquelle est introduite ladite au moins une broche, ladite ouverture traversant de part en part ladite carte à circuit imprimé ;
- une brasure sur la deuxième face opposée à la première face sur laquelle est collé ledit au moins un composant électronique traversant, ladite brasure recouvrant tout ou partie de ladite au moins une broche dudit au moins un composant électronique traversant.
Selon des modes de réalisation non limitatifs, la carte à circuit imprimé peut comporter en outre une ou plusieurs caractéristiques supplémentaires parmi les suivantes.
Selon un mode de réalisation non limitatif, la broche dudit au moins un composant traversant traverse tout ou partie de l'épaisseur de la carte à circuit imprimé. Selon un mode de réalisation non limitatif, la longueur externe de la broche est inférieure à la somme de l'épaisseur de la carte à circuit imprimé et de l'épaisseur d'un écran utilisé pour ladite sérigraphie de la deuxième face. Selon un mode de réalisation non limitatif, la longueur externe de la broche est inférieure ou égale à l'épaisseur de la carte à circuit imprimé.
Selon un mode de réalisation non limitatif, la brasure remplit ladite ouverture au minimum à 75%.
Selon un mode de réalisation non limitatif, le composant électronique traversant est collé :
- sur une couche de métallisation de la carte à circuit imprimé ; ou
- sur une couche de vernis de la carte à circuit imprimé ; ou
- directement sur la carte à circuit imprimé.
Selon un mode de réalisation non limitatif, ledit au moins un composant électronique traversant est une antenne de navigation et la carte à circuit imprimé est une carte à circuit imprimé d'une unité de contrôle télématique pour véhicule automobile.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. la figure 1 représente un premier organigramme d'un procédé de montage d'au moins un composant électronique sur une carte à circuit imprimé selon un mode de réalisation non limitatif de l'invention ; la figure 2 représente un deuxième organigramme du procédé de montage de la figurel , ledit procédé de montage comportant des étapes supplémentaires ;
la figure 3 représente une carte à circuit imprimé dont une première face est destinée à être sérigraphiée selon une étape de sérigraphie du procédé de montage des figures 1 et 2 ;
la figure 4 représente une coupe d'une carte à circuit imprimé comprenant au moins un composant électronique traversant monté sur ladite carte selon le procédé de montage des figures 1 et 2, après une étape de collage.
la figure 5 représente une carte à circuit imprimé dont une deuxième face est destinée à être sérigraphiée selon une étape de sérigraphie du procédé de montage des figures 1 et 2 ; et
la figure 6 représente une coupe d'une carte à circuit imprimé comprenant au moins un composant électronique traversant monté sur ladite carte selon le procédé de montage des figures 1 et 2, après une étape de refusion pour braser une deuxième face de la carte à circuit imprimé.
DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION DE L'INVENTION
Les éléments identiques, par structure ou par fonction, apparaissant sur différentes figures conservent, sauf précision contraire, les mêmes références.
L'invention concerne un procédé de montage d'au moins un composant électronique sur une carte à circuit imprimé PCB, ladite carte à circuit imprimé comportant une première face F1 et une deuxième face F2, ledit procédé étant illustré sur la figure 1 et la figure 2.
Tel qu'illustré sur la figure 1 , le procédé de montage MTH comprend : le collage d'au moins un composant électronique traversant PTH sur la première face F1 de la carte à circuit imprimé PCB, ledit au moins un composant électronique traversant PTH comportant au moins une broche P, la carte à circuit imprimé PCB comprenant une ouverture O dans laquelle est introduite ladite au moins une broche P, ladite ouverture O traversant de part en part ladite carte à circuit imprimé PCB (étape illustrée PAST_PTH(PCB(F1 ));
une sérigraphie de la carte à circuit imprimé PCB sur la deuxième face F2 opposée à la première face F1 sur laquelle est collé ledit au moins un composant électronique traversant PTH de sorte à introduire une pâte à braser B dans ladite ouverture O côté deuxième face F2 (étape illustrée SOLD_PAST2(M2, B, PCB(F2, E2, O)).
On notera qu'une carte à circuit imprimé PCB comporte de manière classique une couche de métallisation Mt (appelée également métallisation Mt) et une couche de vernis Ve (ces couches étant décrites plus loin dans la description).
Dans un mode de réalisation non limitatif, la carte à circuit imprimé PCB est une carte à circuit imprimé d'une unité de contrôle télématique TCU pour véhicule automobile.
On notera qu'une unité de contrôle télématique permet en cas d'accident d'appeler automatiquement un centre d'urgence et d'envoyer à ce centre le positionnement du véhicule automobile accidenté. Cette unité de contrôle télématique comprend la carte à circuit imprimé PCB qui comporte notamment une antenne de réception et/ou émission. La broche P permet d'améliorer le captage des signaux satellites.
Dans un mode de réalisation non limitatif, ledit au moins un composant électronique traversant PTH est une antenne de réception et/ou émission pour application GSM, WIFI, Bluetooth ®, TNT, de navigation GNSS (« Global Navigation Satellite System ») etc. Dans une variante de réalisation non limitative, ledit au moins un composant électronique traversant PTH est une antenne de navigation, tel que dans des exemples non limitatifs, une antenne GPS™ (« Global Positionning System »), Glonass™ (« Globalnaya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema »), Galileo™, Beidou™, Irnss™, QZSS™ etc.
Dans la suite de la description, une antenne de navigation est prise comme exemple non limitatif.
Dans un mode de réalisation non limitatif, le procédé de montage MTH comprend en outre avant ladite sérigraphie de la deuxième face F2 :
et avant ledit collage, une sérigraphie de la carte à circuit imprimé PCB sur la première face F1 de sorte à recouvrir des emplacements des terminaisons d'au moins un composant électronique de surface CMS avec une pâte à braser, ladite sérigraphie utilisant un écran M1 adapté pour masquer ladite ouverture O associée à ladite au moins une broche P dudit au moins un composant traversant PTH ;
le positionnement dudit au moins un composant électronique de surface CMS sur ladite première face F1 ;
et après ledit collage, une refusion de la carte à circuit imprimé PCB pour braser la première face F1 .
Dans un mode de réalisation non limitatif, le procédé de montage MTH comprend en outre après ladite sérigraphie de la deuxième face F2 :
le positionnement d'au moins un composant électronique de surface CMS sur ladite deuxième face F2 ;
une refusion de la carte à circuit imprimé PCB pour braser la deuxième face F2 de sorte à recouvrir tout ou partie de ladite au moins une broche P dudit au moins un composant électronique traversant PTH avec ladite pâte à braser B.
Le procédé de montage MTH est décrit ci-après en référence à la figure 2 avec ses étapes supplémentaires.
Dans la suite de la description, un composant électronique de surface CMS sera également appelé composant CMS, un composant électronique traversant PTH sera également appelé composant PTH, et la carte à circuit imprimé PCB sera également appelée carte PCB.
On notera que les étapes suivantes sont effectuées sur une seule ligne de traitement.
Dans une étape 1) illustrée sur la figure 2 SOLD_PAST1 (M1 , B, PCB(F1 , E1 , O)), avant ledit collage (et donc avant ladite sérigraphie de la deuxième face F2), une sérigraphie de la carte à circuit imprimé PCB sur la première face F1 est effectuée de sorte à recouvrir des emplacements E1 des terminaisons d'au moins un composant électronique de surface CMS avec une pâte à braser B, ladite sérigraphie utilisant un écran M1 adapté pour masquer ladite ouverture O associée à ladite au moins une broche P dudit au moins un composant traversant PTH.
Dans un mode de réalisation non limitatif, la pâte à braser est un alliage d'étain d'argent et de cuivre. Dans un exemple non limitatif, l'alliage est de type SAC305 avec 96,5% d'étain, 3% d'argent et 0,5% de cuivre. Bien entendu, d'autres types d'alliage peuvent être utilisés.
Pour cette étape, dans un mode de réalisation non limitatif, la carte PCB est disposée sur la ligne de traitement de sorte que la première face F1 soit la face du dessus et la deuxième face soit la face du dessous.
La figure 3 illustre une carte à circuit imprimé PCB à nu dont la première face F1 est sérigraphiée au moyen d'un premier écran M1 (également appelé pochoir).
Ainsi, tel qu'illustré sur la figure 3, l'écran M1 comprend des parties ouvertes M12associées à des emplacements E1 sur la première face F1 de la carte PCB qui sont destinés à recevoir des composants CMS. Dans un mode de réalisation non limitatif, la carte PCB peut comporter plusieurs composants traversant PTH disposés sur la première face F1 . Dans ce cas, la carte PCB comporte une pluralité d'ouvertures O. La figure 3 illustre ainsi un exemple non limitatif de :
la carte PCB à nu qui comporte deux ouvertures O et dont la première face F1 comporte une pluralité d'emplacements E1 ;
l'écran M1 qui comporte une pluralité de parties ouvertes M12.
Dans un mode de réalisation non limitatif tel qu'illustré sur la figure 2, la sérigraphie comprend les sous-étapes de :
s11) mise en position de la carte PCB sur la ligne de traitement pour effectuer l'étape de sérigraphie ;
s12) mise en place de l'écran M1 sur la carte PCB ;
s13) la dépose de la pâte à braser B sur l'écran M1 ;
s14) raclage de la pâte à braser B pour forcer la pénétration de ladite pâte à braser dans les parties ouvertes M12 de l'écran M1 ;
s15) enlèvement de l'écran M1 ;
s16) mise en position de la carte PCB sur la ligne de traitement pour effectuer la prochaine étape.
On notera que sur les ouvertures O, il n'y a pas de pâte à braser B.
Dans une première variante de réalisation non limitative, la sérigraphie est effectuée selon la technologie appelée en anglais « squeegee » : la dépose de la pâte à braser B est réalisée manuellement, et un élément mécanique R tel qu'une raclette, force l'introduction de la pâte à braser dans les parties ouvertes M12 de l'écran M1 .
Dans une deuxième variante de réalisation non limitative, la sérigraphie est effectuée selon la technologie appelée en anglais « pro-flow head» : un réservoir de pâte à braser B est intégré à l'élément mécanique R, tel qu'une raclette, qui dépose donc ladite pâte à braser sur l'écran M1 , l'étalé et force dans le même temps l'introduction de la pâte à braser dans les parties ouvertes M12 de l'écran M1 . Dans une étape 2) illustrée sur la figure 2 PAST_PTH(PCB(F1 )), au moins un composant électronique traversant PTH est collé sur la première face F1 de la carte à circuit imprimé PCB, ledit au moins un composant électronique traversant PTH comportant au moins une broche P, la carte à circuit imprimé PCB comprenant une ouverture O dans laquelle est introduite ladite au moins une broche P, ladite ouverture O traversant de part en part ladite carte à circuit imprimé PCB.
On notera que cette étape 2 est également effectuée avant la sérigraphie de la deuxième face F2.
Dans un mode de réalisation non limitatif, le composant PTH, telle qu'une antenne de navigation, ne comporte qu'une seule broche P.
Dans un autre mode de réalisation non limitatif, le composant PTH comporte une pluralité de broches P. Dans ce cas, la carte PCB comporte autant d'ouvertures associées que de broches P pour ledit composant PTH.
Dans la suite de la description, un composant PTH ne comportant qu'une seule broche P est pris comme exemple non limitatif.
Dans un mode de réalisation non limitatif, la technologie développée par ASM® appelée Gluefeeder™ est utilisée pour coller ledit composant PTH. Cette technologie utilise un outil de projection de colle pour projeter des micro-points de colle sur la face inférieure du composant PTH qui doit entrer en contact avec la face première F1 de la carte PCB. Cet élément de projection s'intègre directement sur la ligne de traitement pour le montage des composants électroniques. Dans un mode de réalisation non limitatif, lorsque le composant PTH a sensiblement une forme carrée, des micro-points de colle sont disposés à quatre emplacements sur les deux diagonales passant par le centre et les coins, un emplacement étant défini sur une diagonale à mi-distance entre le centre et chaque coin du composant PTH. Cela permet une bonne tenue du composant sur la première face F1 après collage.
Dans un autre mode de réalisation non limitatif, des micro-points de colle sont disposés à trois emplacements du composant PTH. Ces trois points de colle sont suffisants pour permettre une bonne tenue du composant PTH sur la première face F1 après collage. Par rapport aux quatre points de colle, cela diminue le temps de montage et diminue le coût puisque moins de colle est utilisée.
Pour coller le composant PTH, on introduit la broche P dudit composant PTH dans l'ouverture O dédiée à cet effet sur la carte à circuit PCB.
Dans un premier mode de réalisation non limitatif, la colle entre en contact avec la couche de vernis Ve de la carte PCB. Le composant électronique traversant PTH est ainsi collé sur la couche de vernis Ve de la carte à circuit imprimé PCB.
Dans un deuxième mode de réalisation non limitatif, la colle entre en contact avec la métallisation Mt de la carte PCB. Le composant électronique traversant PTH est ainsi collé sur la couche de métallisation Mt de la carte à circuit imprimé PCB. La métallisation Mt permet une meilleure adhérence de la colle. A cet effet, lors de la fabrication de la carte PCB, il est prévu que la couche de vernis Ve comporte des ouvertures débouchant sur la métallisation Mt qui va donc entrer en contact avec la colle.
Dans un troisième mode de réalisation non limitatif, la colle entre en contact directement avec la carte PCB, à savoir directement avec sa couche époxy elle-même, à un endroit où il n'y a donc pas de vernis. Dans un mode de réalisation non limitatif, On notera qu'après collage (à savoir après que la broche P a été insérée dans l'ouverture O dédiée), la broche P dudit au moins un composant électronique traversant PTH traverse tout ou partie de l'épaisseur e de la carte à circuit imprimé PCB.
Dans une première variante de réalisation non limitative, lorsque la broche P traverse toute l'épaisseur e de la carte PCB, sa longueur externe Lpe est inférieure à la somme de l'épaisseur e de ladite carte PCB et de l'épaisseur e1 du deuxième écran M2 de sérigraphie. Dans ce cas, l'extrémité x de ladite broche P peut être située au-delà de la surface de la deuxième face F2n mais est toujours située en deçà de la surface de l'écran M1 .
Dans une deuxième variante de réalisation non limitative, lorsque la broche P traverse en partie l'épaisseur e de la carte PCB, sa longueur externe Lpe est inférieure ou égale à l'épaisseur e de la carte PCB. Dans ce cas, l'extrémité x de ladite broche P est située en deçà de la surface de la deuxième face F2.
On notera que l'épaisseur e de la carte PCB comprend la couche de métallisation ainsi que la couche de vernis Ve.
On entend par longueur externe Lpe la longueur de la partie de la broche P qui est extérieure au corps du composant PTH, à savoir qui fait saillie par rapport au corps dudit composant PTH, ladite partie étant destinée à être insérée dans une ouverture O de la carte PCB.
La figure 4 illustre une coupe de la carte PCB obtenue après les étapes de sérigraphie et de collage décrits ci-dessus, ledit collage étant effectué selon le deuxième mode de réalisation.
Sur la figure 4, on peut voir l'ouverture O qui reçoit la broche P, une métallisation Mt dans ladite ouverture O, ladite métallisation s'étendant autour de chaque orifice (côté face F1 et côté face F2) de l'ouverture O, la couche de vernis Ve qui recouvre la carte PCB pour la protéger, et les points de colle p1 , p2 qui sont en contact avec la métallisation Mt. Dans un mode de réalisation non limitatif tel qu'illustré sur la figure 4, la couche de vernis Ve recouvre une partie de la métallisation Mt. Cela évite que la pâte à braser B ne coule trop (du côté de la première face F1 ) et ne reste pas dans l'ouverture O (lors de la refusion de la deuxième face F2).
Dans un exemple de réalisation non limitatif, la métallisation Mt est composée de Nickel-Or (Ni-Au). On rappelle que la métallisation permet d'augmenter la mouillabilité de la pâte à braser B ce qui va aider au remplissage de l'ouverture O par capillarité.
On notera que sur la surface d'accueil (sur la carte PCB) destinée au composant PTH et donc sur l'ouverture O, il n'y a pas de pâte à braser B puisque l'écran M1 a masqué ladite surface d'accueil et ladite ouverture lors de T'étape 1 ) de sérigraphie.
Dans un mode de réalisation non limitatif, la carte à circuit imprimé PCB comporte une épaisseur e sensiblement égale à 1 ,6mm avec une tolérance de plus ou moins 30%, à savoir comprise entre 1 .12mm et 2.08mm.
Dans une variante de réalisation non limitative, la carte à circuit imprimé PCB comporte une épaisseur e sensiblement égale à 1 ,7mm avec une tolérance de plus ou moins 10%.
Dans une autre variante de réalisation non limitative, la carte à circuit imprimé PCB comporte une épaisseur e sensiblement égale à 1 ,6mm avec une tolérance de plus ou moins 10%.
Dans un mode de réalisation non limitatif, la broche P dudit au moins un composant électronique traversant PTH est de longueur externe Lpe égale à 1 ,5mm avec une tolérance de plus ou moins 40%, à savoir comprise entre 0.9mm et 2.1 mm.
Dans une variante de réalisation non limitative, la broche P dudit au moins un composant électronique traversant PTH est de longueur externe Lpe égale à 1 ,51 mm avec une tolérance de plus 0mm et de moins 0,1 mm.
Ces valeurs permettent d'avoir un bon pourcentage de volume de l'ouverture O rempli par la brasure B après la deuxième refusion (décrite à l'étape 7). Ainsi, dans l'exemple non limitatif illustré sur la figure 4, la broche P ne fait pas saillie sur la deuxième face F2 ce qui va permettre d'effectuer sans obstacle une sérigraphie sur ladite deuxième face F2 (décrite plus loin).
Dans une étape 3) illustrée sur la figure 2 POS_CMS(PCB(F1 )), dans un mode de réalisation non limitatif, au moins un composant CMS est positionné sur la première face F1 .
On notera que cette étape est effectuée :
- avant, après, ou en même temps que l'étape 2) de collage décrite précédemment ;
- après ladite sérigraphie de la première face F1 ;
- avant ladite sérigraphie de la deuxième face F2.
Le(s) composant(s) CMS est donc positionné sur les emplacements E1 de la carte PCB décrits précédemment et leur surface est en contact avec la pâte à braser B déposée précédemment sur les emplacements E1 .
Dans une étape 4) illustrée sur la figure 2 REFLW1 (PCB(F1 )), après ledit collage, une refusion de la carte à circuit imprimé PCB pour braser la première face F1 est effectuée.
On notera que cette étape est également effectuée avant ladite sérigraphie de la deuxième face F2.
On rappelle que lors d'une refusion, dans un mode de réalisation non limitatif, la carte PCB passe dans un four. La chaleur du four fait fondre la pâte à braser pour former la brasure. La température du four est réglée sensiblement 25°C au dessus de la température de fusion de la pâte à braser B avec une certaine tolérance. Dans un exemple non limitatif, la température de fusion de l'alliage est égale à 217°C et la température dans le four est égale à 250°C.
La technique de refusion étant connue de l'homme du métier, elle n'est pas décrite plus en détail ici.
La refusion de la première face F1 permet de :
- faire fondre la pâte à braser et ainsi de braser le(s) composant(s) CMS disposés sur la première face ce qui les fixe sur la carte PCB ; et
- dans le même temps de faire la réticulation de la colle utilisée pour coller le(s) composant(s) PTH sur la première face F1 . La colle devient solide et assure ainsi la fonction de collage. On notera qu'après refusion, la colle s'est légèrement étalée. Après cette étape, la carte PCB est retournée sur la ligne de traitement pour effectuer l'étape suivante. La première face F1 devient alors la face du dessous et la deuxième face F2 devient la face du dessus.
On notera que comme les composants PTH sont collés sur la première face F1 , ils ne risquent donc pas de se décoller lorsqu'ils se retrouvent « la tête en bas ».
Ainsi, un composant léger avec une grande surface de brasage ne tombera pas s'il n'est pas collé, alors qu'un composant dense avec une petite surface de brasage risque de tomber s'il n'est pas collé.
Ainsi, on comprend que si la force de la mouillabilité de la brasure B est inférieure à la densité de poids par surface d'un composant PTH ou CMS, il faut coller le composant PTH ou CMS. Dans le cas contraire, il n'est pas nécessaire de le coller.
Dans une étape 5), illustrée sur la figure 2 SOLD_PAST2(M2, B, PCB(F2, E2, O)), une sérigraphie de la carte à circuit imprimé PCB sur la deuxième face F2 est effectuée, la deuxième face F2 étant opposée à la première face F1 sur laquelle est collé ledit au moins un composant électronique traversant PTH de sorte à introduire la pâte à braser B dans ladite ouverture O côté deuxième face F2. Cette deuxième sérigraphie s'effectue au moyen d'un deuxième écran M2. Ainsi, tel qu'illustré sur la figure 5, l'écran M2 comprend des parties ouvertes M22. Les parties ouvertes M22 de l'écran M2 sont associées à des emplacements E2 sur la deuxième face F2 de la carte PCB qui sont destinés à recevoir des composants CMS.
La figure 5 illustre ainsi un exemple non limitatif de :
la carte PCB dont la deuxième face F2 comporte une pluralité d'emplacements E2 pour recevoir les terminaisons d'une pluralité de composants CMS ;
- l'écran M2 qui comporte une pluralité de parties ouvertes M22.
Ainsi la pâte à braser B qui est étalée sur la deuxième face F2 lors de cette étape pénètre dans l'ouverture O côté deuxième face F2.
Par ailleurs, comme la broche P (dans l'ouverture O) du composant PTH collé côté première face F1 ne fait pas saillie sur la deuxième face F2 (du fait de sa longueur extérieure Lpe inférieure ou égale à l'épaisseur e de la carte PCB) ou ne fait pas saillie sur l'écran M2 (du fait de sa longueur extérieure Lpe inférieure aux deux épaisseurs e et e1 ), la raclette R utilisée ne bute pas sur ladite broche P. Ainsi, la raclette R peut étaler la pâte à braser B sur la deuxième face F2 sans rencontrer de protubérance qui la gêne et l'endommage.
On notera que la description des sous-étapes de la sérigraphie décrite dans l'étape 1 ) s'appliquent également dans cette étape 5).
On notera également que de même que pour l'étape 1 ), dans une première variante de réalisation non limitative, la sérigraphie est effectuée selon la technologie appelée en anglais « squeegee », et dans une deuxième variante de réalisation non limitative, la sérigraphie est effectuée selon la technologie appelée en anglais « pro-flow head».
Ainsi, la pâte à braser pour braser un composant traversant PTH est déposée sur la face opposée à celle où on a déposé la colle pour coller ce même composant traversant PTH. Cela permet d'avoir une plus grande surface sur une face de la carte PCB (ici la première face F1 ) pour déposer la colle. En effet, dans le cas contraire, lorsque la colle pour coller un composant est déposée sur la même face que la pâte à braser pour braser ce même composant, il peut être difficile de trouver une surface suffisante pour déposer la colle puisque la surface prise par la pâte à braser est importante.
Dans un mode de réalisation non limitatif, la carte PCB comprend également au moins un composant PTH monté sur la deuxième face F2.
Dans ce cas, l'écran M2 utilisé pour la sérigraphie de la deuxième face F2 comprend au moins une partie ouverte M21 (non illustrée) associée à une ouverture O sur la carte PCB destinée à recevoir une broche P d'un composant PTH qui sera monté sur la deuxième face F2. Dans ce cas, la pâte à braser B pénétrera dans ladite ouverture O côté deuxième face F2.
Dans une étape 6), illustrée sur la figure 2 POS_CMS(PCB(F2)), au moins un composant électronique de surface CMS est positionné sur ladite deuxième face F2.
On notera que cette étape est donc effectuée après ladite sérigraphie de la deuxième face F2.
Le(s) composant(s) CMS est donc positionné sur les emplacements E2 de la carte PCB décrits dans l'étape 5) et leur surface est en contact avec la pâte à braser B déposée lors de l'étape 5) sur lesdits emplacements E2.
Dans un mode de réalisation non limitatif (non illustré), au moins un composant PTH est positionné sur ladite deuxième face F2. La broche P de ce composant PTH est donc insérée côté deuxième face F2 dans l'ouverture O de la carte PCB prévue à cet effet. Lorsque le composant PTH est positionné sur la deuxième face F2, l'introduction de sa broche P dans l'ouverture O permet d'écraser la pâte à braser B et de la faire descendre le long de ladite ouverture O de sorte qu'elle recouvre tout ou partie de ladite broche B. Ce montage d'un composant PTH est un montage classique appelé en anglais « Pin in Paste ».
Dans une étape 7), illustrée sur la figure 2 REFLW2(PCB(F2)), une refusion de la carte à circuit imprimé PCB est effectuée pour braser la deuxième face F2 de sorte à recouvrir tout ou partie de ladite au moins une broche P dudit au moins un composant électronique traversant PTH avec ladite pâte à braser B. On notera que cette étape est donc effectuée après ladite sérigraphie de la deuxième face F2.
La refusion de la deuxième face F2 permet de faire fondre la pâte à braser et ainsi de :
- braser le(s) composant(s) CMS ce qui les fixe sur ladite deuxième face de la carte PCB ;
- de faire descendre par capillarité et gravité la pâte à braser B dans l'ouverture O dans laquelle se trouve la broche P (du composant collé sur la première face F1 ) de sorte à la recouvrir en partie ou entièrement. Ainsi, un contact électrique et mécanique est établi entre ladite broche P et la métallisation Mt de la carte PCB décrite précédemment. On notera que le contact électrique et mécanique respecte la norme IPC A610 classe 3 établie par l'association « Association Connecting Electronics Industries » concernant les applications automobiles et aérospatiales, Ainsi, ce n'est que lors de cette deuxième refusion que le contact électrique et mécanique est établi pour le composant PTH collé sur la première face F1 .
On notera que si la sérigraphie pour le composant PTH avait été faite sur la même face que celle où est collé ledit composant PTH, à savoir la face F1 , lors de cette deuxième refusion, la pâte à braser B dans l'ouverture O aurait de nouveau fondu au risque de sortir de l'ouverture O, et au risque que le contact électrique et mécanique établi entre la broche P et la métallisation Mt ne soit plus fiable. La figure 6 illustre une coupe d'une carte à circuit imprimé PCB comprenant une première face F1 et une deuxième face F2, et comportant une pluralité de composants électroniques PTH, CMS, carte sur laquelle est monté au moins un composant PTH sur la première face F1 selon le procédé de montage MTH présenté précédemment.
Ainsi, la carte à circuit imprimé PCB comporte :
- au moins un composant électronique traversant PTH collé sur la première face F1 , ledit au moins un composant électronique traversant PTH comportant au moins une broche P, la carte à circuit imprimé PCB comprenant une ouverture O dans laquelle est introduite ladite au moins une broche P, ladite ouverture O traversant de part en part ladite carte à circuit imprimé PCB ;
- une brasure B sur la deuxième face F2 opposée à la première face F1 sur laquelle est collé ledit au moins un composant électronique traversant PTH, ladite brasure B recouvrant tout ou partie de ladite au moins une broche P dudit au moins un composant électronique traversant PTH.
On rappelle que la brasure B est obtenue par chauffage de la pâte à braser B qui a été étalée.
Par commodité, on utilise la même référence B pour la pâte à braser et la brasure. La broche P dudit au moins un composant traversant PTH traverse tout ou partie de l'épaisseur e de la carte à circuit imprimé PCB.
Dans le mode de réalisation non limitatif illustré, la longueur externe Lpe de la broche P est inférieure ou égale à l'épaisseur e de la carte PCB.
Par ailleurs, la brasure B est répartie autour de la broche P dans l'ouverture O et recouvre ainsi en totalité ou en partie ladite broche P (à savoir la partie externe : celle qui fait saillie par rapport au corps du composant PTH).
Dans le mode de réalisation non limitatif illustré, la brasure B recouvre en totalité ladite broche P.
Dans le cas où la brasure B recouvre en partie la broche P, elle remplit ladite ouverture O au minimum à 75%.
Ainsi, le pourcentage de volume rempli de l'ouverture O est supérieur ou égal à 75%. Cela correspond au critère défini dans la norme IPC A610 classe 3 par l'association « Association Connecting Electronics Industries » qui porte sur les applications automobiles et aérospatiales,
Dans un mode de réalisation non limitatif, la carte PCB comporte également un composant PTH sur la deuxième face F2 (non illustré). Dans un exemple non limitatif, ce composant PTH est un connecteur adapté pour connecter différentes unités de contrôle entre elles, et ce connecteur comporte une pluralité de broches P. Le montage de ce composant PTH est effectué de façon classique « Pin in Paste ».
Dans le cadre de l'application télématique citée précédemment, ce connecteur permet de recevoir un signal de détection d'accident et d'envoyer les coordonnées de navigation (par exemple les coordonnées GPS) à un centre d'appel. On notera que les coordonnées de navigation sont envoyées par une unité de traitement (tel qu'un composant CMS) reliée à l'antenne de navigation. Les liaisons électriques pour transporter les différents signaux entre le connecteur, l'antenne de navigation et l'unité de traitement se fait grâce aux contacts électriques et mécaniques établis par la brasure B qui est répartie dans les ouvertures O dédiées aux composants PTH et sur les emplacements des terminaisons des composants CMS.
Bien entendu la description de l'invention n'est pas limitée à l'application, aux modes de réalisation et aux exemples décrits ci-dessus. Ainsi, le procédé de montage MTH peut être appliqué pour toute application autre que le véhicule automobile qui nécessite également une miniaturisation des cartes à circuit imprimé et une optimisation du montage des composants électroniques sur une carte à circuit imprimé, telle que dans un exemple non limitatif des applications dans l'aérospatial, ou encore des applications d'électronique grand public.
Ainsi, dans un mode de réalisation non limitatif, le procédé de montage MTH peut également comporter une étape pour graver au laser la carte à circuit imprimé PCB avant la première sérigraphie afin de poser une référence sur ladite carte PCB.
Ainsi, dans un mode de réalisation non limitatif, le procédé de montage peut également comporter différentes phases d'inspection après chaque étape pour vérifier par exemple que la sérigraphie d'une face, que le collage d'un composant PTH ou encore que la refusion d'une face se sont bien passés. Ainsi, dans un mode de réalisation non limitatif, un composant PTH qui est collé sur la première face F1 de la carte PCB est un connecteur adapté pour connecter différentes unités de contrôle entre elles, et ce connecteur comporte une pluralité de broches P. Ainsi, l'invention décrite présente notamment les avantages suivants : elle permet d'avoir une bonne tenue mécanique d'un composant traversant PTH grâce à la colle ;
elle permet d'utiliser des composants traversant PTH à la place de composant CMS, les composants traversant PTH étant moins coûteux ; grâce à la longueur de la broche P qui a été optimisée de sorte à ne pas dépasser de la surface d'une face ou d'un écran, elle permet le placement des composants traversant PTH sur une face de la carte PCB sans gêner ni endommager la sérigraphie de l'autre face, l'autre face ou l'autre écran ne présentant plus de protubérance correspondant à ladite broche P et donc d'obstacle pour ladite sérigraphie ;
elle permet d'avoir des composants traversant PTH sur les deux faces de la carte PCB ;
grâce à la colle, elle permet le placement sur la face du dessous des composants traversant PTH tel qu'une antenne, assez volumineux par rapport à la surface de la carte PCB sans risque qu'il ne se détache ; elle permet de n'utiliser qu'une seule ligne de traitement pour monter tous les composants CMS et PTH sur la carte PCB et ainsi d'avoir un produit fini après une seule ligne de traitement ;
elle permet un gain de temps au niveau de la production car une seule ligne de traitement est utilisée ;
elle permet d'éviter tout autre type de post-traitement tel qu'une soudure à la vague, au laser, minivague, brasage au trempé appelé en anglais « dip soldering » ou encore soudure à la main ;
elle permet d'avoir une surface suffisante pour déposer les points de colle pour coller un composant traversant PTH.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de montage (MTH) d'au moins un composant électronique (PTH, CMS) sur une carte à circuit imprimé (PCB), ladite carte à circuit imprimé (PCB) comportant une première face (F1 ) et une deuxième face (F2), selon lequel ledit procédé comporte :
- le collage d'au moins un composant électronique traversant (PTH) sur la première face (F1 ) de la carte à circuit imprimé (PCB), ledit au moins un composant électronique traversant (PTH) comportant au moins une broche (P), la carte à circuit imprimé (PCB) comprenant une ouverture (O) dans laquelle est introduite ladite au moins une broche (P), ladite ouverture (O) traversant de part en part ladite carte à circuit imprimé (PCB) ;
- une sérigraphie de la carte à circuit imprimé (PCB) sur la deuxième face (F2) opposée à la première face (F1 ) sur laquelle est collé ledit au moins un composant électronique traversant (PTH) de sorte à introduire une pâte à braser (B) dans ladite ouverture (O) côté deuxième face (F2).
2. Procédé de montage (MTH) selon la revendication 1 , selon lequel après collage, la broche (P) dudit au moins un composant électronique traversant (PTH) traverse tout ou partie de l'épaisseur (e) de la carte à circuit imprimé (PCB).
3. Procédé de montage (MTH) selon la revendication 2, selon lequel la longueur externe (Lpe) de la broche (P) est inférieure à la somme de l'épaisseur (e) de la carte à circuit imprimé (PCB) et de l'épaisseur (e1 ) d'un écran (M2) utilisé pour ladite sérigraphie de la deuxième face (F2).
4. Procédé de montage (MTH) selon la revendication 2, selon lequel la longueur externe (Lpe) de la broche (P) est inférieure ou égale à l'épaisseur (e) de la carte à circuit imprimé (PCB).
5. Procédé de montage (MTH), selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, selon lequel le procédé comprend en outre avant ladite sérigraphie de la deuxième face (F2) :
- et avant ledit collage, une sérigraphie de la carte à circuit imprimé (PCB) sur la première face (F1 ) de sorte à recouvrir des emplacements des terminaisons d'au moins un composant électronique de surface (CMS) avec une pâte à braser, ladite sérigraphie utilisant un écran (M1 ) adapté pour masquer ladite ouverture (O) associée à ladite au moins une broche (P) dudit au moins un composant traversant (PTH) ;
- le positionnement dudit au moins un composant électronique de surface (CMS) sur ladite première face (F1 ) ;
- et après ledit collage, une refusion de la carte à circuit imprimé (PCB) pour braser la première face (F1 ).
6. Procédé de montage (MTH) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, selon lequel le procédé comprend en outre après ladite sérigraphie de la deuxième face (F2) :
- le positionnement d'au moins un composant électronique de surface (CMS) sur ladite deuxième face (F2) ;
- une refusion de la carte à circuit imprimé (PCB) pour braser la deuxième face (F2) de sorte à recouvrir tout ou partie de ladite au moins une broche (P) dudit au moins un composant électronique traversant (PTH) avec ladite pâte à braser (B).
7. Procédé de montage (MTH) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, selon lequel la carte à circuit imprimé (PCB) comporte une épaisseur (e) sensiblement égale à 1 ,6mm avec une tolérance de plus ou moins 30%.
8. Procédé de montage (MTH) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, selon lequel la carte à circuit imprimé (PCB) comporte une épaisseur (e) sensiblement égale à 1 ,6mm avec une tolérance de plus ou moins 10%.
9. Procédé de montage (MTH) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, selon lequel la broche (P) dudit au moins un composant électronique traversant (PTH) est de longueur externe (Lpe) égale à 1 ,5mm avec une tolérance de plus ou moins 40%.
10. Procédé de montage (MTH) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, selon lequel la broche (P) dudit au moins un composant électronique traversant (PTH) est de longueur externe (Lpe) égale à 1 ,51 mm avec une tolérance de plus 0mm et de moins 0,1 mm.
1 1 . Procédé de montage (MTH) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, selon lequel ledit au moins un composant électronique traversant (PTH) est antenne de réception et/ou émission et la carte à circuit imprimé (PCB) est une carte à circuit imprimé d'une unité de contrôle télématique (TCU) pour véhicule automobile.
12. Procédé de montage (MTH) selon la revendication 1 1 , selon lequel l'antenne de réception et/ou émission est une antenne de navigation.
13. Carte à circuit imprimé (PCB) comprenant une première face (F1 ) et une deuxième face (F2) et comportant une pluralité de composants électroniques (PTH, CMS), selon laquelle elle comporte: - au moins un composant électronique traversant (PTH) collé sur la première face (F1 ), ledit au moins un composant électronique traversant (PTH) comportant au moins une broche (P), la carte à circuit imprimé (PCB) comprenant une ouverture (O) dans laquelle est introduite ladite au moins une broche (P), ladite ouverture (O) traversant de part en part ladite carte à circuit imprimé (PCB) ;
- une brasure sur la deuxième face (F2) opposée à la première face (F1 ) sur laquelle est collé ledit au moins un composant électronique traversant (PTH), ladite brasure recouvrant tout ou partie de ladite au moins une broche (P) dudit au moins un composant électronique traversant (PTH).
14. Carte à circuit imprimé (PCB) selon la revendication précédente
13, selon laquelle la broche (P) dudit au moins un composant traversant (PTH) traverse tout ou partie de l'épaisseur (e) de la carte à circuit imprimé (PCB).
15. Carte à circuit imprimé (PCB) selon la revendication précédente
14, selon laquelle la longueur externe (Lpe) de la broche (P) est inférieure à la somme de l'épaisseur (e) de la carte à circuit imprimé (PCB) et de l'épaisseur (e1 ) d'un écran (M2) utilisé pour ladite sérigraphie de la deuxième face (F2).
1 6. Carte à circuit imprimé (PCB) selon la revendication précédente 14, selon laquelle la longueur externe (Lpe) de la broche (P) est inférieure ou égale à l'épaisseur (e) de la carte à circuit imprimé (PCB).
17. Carte à circuit imprimé (PCB) selon l'une quelconque des revendications 13 à 1 6, selon laquelle la brasure (B) remplit ladite ouverture (O) au minimum à 75%.
18. Carte à circuit imprimé (PCB) selon l'une quelconque des revendications 13 à 17, selon laquelle le composant électronique traversant (PTH) est collé :
- sur une couche de métallisation (Mt) de la carte à circuit imprimé (PCB) ; ou
- sur une couche de vernis (Ve) de la carte à circuit imprimé (PCB) ; ou
- directement sur la carte à circuit imprimé (PCB).
19. Carte à circuit imprimé (PCB) selon l'une quelconque des revendications 13 à 18, selon laquelle ledit au moins un composant électronique traversant (PTH) est une antenne de navigation et la carte à circuit imprimé (PCB) est une carte à circuit imprimé d'une unité de contrôle télématique (TCU) pour véhicule automobile.
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WO2023246173A1 (fr) * 2022-06-24 2023-12-28 中兴通讯股份有限公司 Procédé de soudage de carte de circuit imprimé, carte de circuit imprimé et dispositif électronique

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