UHDI pousse la miniaturisation des dimensions des fonctionnalités des PCB à ses limites

Que nous soyons prêts ou non, la miniaturisation des composants électroniques avance à grands pas, mettant au défi les concepteurs de PCB, les fabricants de PCB et les assembleurs de PCB. Dans ce blog, nous allons examiner certaines des complexités de la miniaturisation en utilisant le SMTA Ultra-HDI Assembly Test Board pour nous guider.

Déconstruire le Passé

Comme c'était le cas il y a 7 ans lorsque la version précédente du SMTA Assembly Test Board a été développée, cette nouvelle version est un outil puissant pour les assembleurs de PCB à utiliser lors de l'analyse des paramètres de processus pour répondre à ces besoins de miniaturisation. En examinant le test board d'assemblage SMTA existant, il est devenu évident que certains composants, autrefois considérés comme à la pointe de la technologie, sont désormais devenus courants. Un design de test board SMTA par Chrys Shea peut être trouvé ci-dessous ; vous pouvez en apprendre davantage sur son site Web.

Pour ouvrir la voie à l'innovation, la conception de la carte de test d'assemblage Ultra HDI a dit adieu à ces composants, faisant de la place pour la prochaine génération. Des composants comme les composants discrets en matrice de 0,5 mm de pas de taille 0402 (1005M), bien que relativement nouveaux pour des conceptions plus conservatrices, sont passés à une utilisation quotidienne pour de nombreux assembleurs. Une grande variété d'expériences au fil des ans a aidé à développer des directives pour les empreintes, les conceptions de pochoirs et la disposition des cartes pour des composants à cette échelle ; maintenant, il est temps de se concentrer sur le prochain niveau de défis de miniaturisation.

Embrasser l'Avenir

La bonne nouvelle est que le plus petit composant électronique - le condensateur 008004 (0201M) n'a pas rétréci. La mauvaise nouvelle est que les composants plus grands - les réseaux de grille et les composants terminés en bas – sont devenus plus petits et plus compliqués.

Comparaison de la taille des caractéristiques du condensateur 008004.

Les petits boîtiers sont toujours demandés parce qu'ils représentent non seulement une réduction de l'espace sur un PCB ; ils représentent souvent aussi une réduction des coûts. À mesure que les petits boîtiers sont adoptés dans les conceptions et que leur popularité augmente, ils déplacent leurs prédécesseurs plus grands, qui deviennent alors plus coûteux et finalement obsolètes. Il n'est pas rare que la dynamique de la chaîne d'approvisionnement oblige des conceptions qui n'ont pas nécessairement besoin de miniaturisation à l'implémenter.Le défi de la sélection

Choisir les composants pour la carte de test redessinée ne consistait pas seulement à adopter les dernières technologies, mais aussi à naviguer à travers les défis qu'elles présentent. La miniaturisation apporte un ensemble unique de difficultés pour les assembleurs de PCB, allant de l'assurance d'une soudure adéquate dans les zones de haute densité à l'adresse des problèmes liés à la conception qui apparaissent lors de la mise à l'échelle.

Le processus de sélection ne concernait pas seulement la taille des composants, mais aussi leur emplacement, rotation, agencement des pads, soulagement thermique et autres considérations typiquement rencontrées sur la ligne SMT.

Certaines des nouvelles fonctionnalités de test incluent :

• Allée des Pierres Tombales
  Une fonctionnalité remarquable sur la carte redessinée est ce que l'on appelle affectueusement "Allée des Pierres Tombales". Le tombstoning, où un composant se tient debout sur une extrémité pendant le reflow, est un défi commun dans l'assemblage miniaturisé. L'Allée des Pierres Tombales est une zone dédiée sur la carte de test conçue stratégiquement pour tester et aborder les problèmes de tombstoning. Cela nous permet d'explorer des solutions innovantes et de peaufiner nos techniques d'assemblage pour atténuer efficacement ce défi. Ajouter le lien vers le blog sur le tombstoning ici.
• L'effet de bord avant
  Les dépôts de pâte à souder sur les pastilles du PCB qui sont imprimés en premier sont généralement beaucoup moins répétables que les autres sur le circuit. L'effet se produit dans les deux directions d'impression. Plus les pastilles sont petites et plus elles sont densément regroupées, plus l'effet est prévalent. Le test de bord avant permettra aux assembleurs d'évaluer les effets de l'emplacement des composants et d'apprendre comment y remédier.
• Placement hors axe
  Les époques où l'on n'avait que des orientations à 0, 90, 180 ou 270 degrés sont révolues. Intégrer tous les composants nécessaires dans un facteur de forme particulier exige maintenant des placements à 30, 45 ou 60 degrés - ou même des angles personnalisés. Cela peut présenter des défis pour le placement et l'inspection. Les composants de taille 0201 (0603M) à 008004 (0201M) sont placés dans des orientations traditionnelles ainsi que dans des angles hors axe typiques pour tester les capacités des machines.
• Des perspectives éclairées avec des LED :
  Une autre addition excitante à la carte de test est l'incorporation de LED dans les motifs des composants discrets. Bien que cela semble être une addition petite et simple, elles servent à plusieurs objectifs. 
  • Tout d'abord, ils effectuent une fonction de test en circuit : si les 25 composants sont correctement soudés, ils s'illuminent. 
  • Ensuite, ils fournissent une fonction d'inspection et de dépannage : si les LED ne s'allument pas, l'assembleur peut inspecter 50 points de soudure pour trouver le défaut.
  • Troisièmement, ils servent d'aide à la formation pour les retouches. Si la retouche est correctement effectuée, les lumières s'illuminent. 

Les dispositifs miniaturisés apportent un nouvel ensemble de défis pour les retouches. Les LED ajoutent un élément dynamique et interactif au processus de test, améliorant la praticité et la valeur éducative.

Dans un futur blog, nous nous pencherons sur la fabrication ultra-HDI et plus spécifiquement sur la manière dont les différentes techniques de fabrication ultra-HDI peuvent améliorer le rendement non seulement avec les traces et espaces de PCB, mais aussi avec ces pads à pas serré. L'industrie dans son ensemble traverse une courbe d'apprentissage abrupte et les fabricants de cartes de circuits imprimés ainsi que les assembleurs de cartes de circuits imprimés naviguent sur cette courbe d'apprentissage pour finalement fournir des lignes directrices de conception aux concepteurs de cartes de circuits imprimés.

Pour en savoir plus sur la carte de test d'assemblage Ultra HDI de la SMTA, écoutez ce podcast OnTrack avec Zach Peterson et Chrys Shea.