Le placement de mires d'alignement sur circuits imprimés est-il nécessaire au vu des capacités de fabrication actuelles ?

Un couple regarde un film d'horreur

C'est une toute autre « horreur » que d'omettre les mires d'alignement de votre conception.
 

 

Il y a environ 10 ans, j'ai arrêté de regarder des films d'horreur. Quand j'étais jeune, j'adorais me faire peur, mais lorsque j'ai démarré ma carrière d'ingénieur, je me suis davantage tourné vers les films d'action et de science fiction. C'est probablement parce que j'avais mon compte d'histoires d'horreur au travail, lorsque de simples erreurs devenaient des catastrophes de post-production cauchemardesques.

Lorsque j'ai démarré ma carrière en tant qu'ingénieur-concepteur électronique, les composants traversants avaient la cote et les composants montés en surface étaient rares. Lorsque les boîtiers QFP (Quad Flat Package) ou les microcontrôleurs (MCU) sont devenus à la mode, je n'ai pas eu d'autre choix que de laisser de côté le support  PLCC (porte-puce enfichable en plastique). En effet, le support PLCC nécessite une prise supplémentaire, tandis que le boîtier QFP peut être monté directement sur le circuit. Selon moi, il arriverait bien un jour où les fabricants de puces privilégieraient les boîtiers QFP ou des boîtiers similaires au détriment de microcontrôleurs dans des boîtiers PLCC.

Lorsque mes fournisseurs/assembleurs de circuits imprimés m'ont envoyé un mail pour m'indiquer qu'ils ne pouvaient prendre en charge les MCU sur 200 cartes de production, c'est là que le cauchemar a commencé. Habitué aux supports PLCC pour les composants traversants, je n'avais pas pensé à fournir des mires d'alignement sur le circuit imprimé. Cela signifiait que tous les microcontrôleurs dans les boîtiers QFP avec des pas minuscules devaient être assemblés à la main.

Le résultat fut un grand nombre de cartes rejetées et des heures passées à réparer les erreurs dues à un soudage manuel défectueux. Depuis, je prends toujours la peine d'utiliser des mires d'alignement dans mes conceptions, même si mes fournisseurs me disent qu'ils ont des machines modernisées qui fonctionnent sans repères.

 

 

Composants électroniques sur un circuit

Oubliez les mires d'alignement et vous pourriez avoir des soucis.

 

 

Qu'est-ce qu'une mire d'alignement et quels sont ses avantages en fabrication ?

Dans le monde de la conception de circuits imprimés, une mire d'alignement est une pastille de cuivre qui sert de point de référence aux machines de placement et d'assemblage. Les mires d'alignement permettent aux machines de reconnaître l'orientation de la carte et de monter les composants en surface avec des boîtiers dotés de pas minuscules tels que les boîtiers Quad Flat Package (QFP), les Ball Grid Arrays (BGAs) ou Quad Flat No-Lead (QFN).

Il existe deux types de mires d'alignement couramment utilisées dans les conceptions de circuits imprimés : les repères de contour et les mires d'alignement locales. Les repères de contour sont en cuivre et sont placés sur le côté du circuit imprimé, permettant à la machine de déterminer l'orientation de la carte sur un axe X-Y. Les machines de placement utilisent également le repère de contour pour compenser toute déviation du circuit imprimé lors de son positionnement.

Les mires d'alignement local sont des pastilles en cuivre placées à l'extérieur du coin d'un composant monté en surface en boîtier Quad. Elles sont utilisées par les machines de montage pour situer avec précision l'emplacement des composants et limiter les erreurs de placement des composants. Ceci est particulièrement important lorsque votre conception contient des composants dans des boîtiers Quad à pas fin et large.

 

 

Machine automatisée de montage des puces avec robot

Vérifiez toujours les exigences de votre fabricant en matière de mires d'alignement.
 

 

Les mires d'alignement sont-elles nécessaires avec les technologies de fabrication actuelles ?

J'ai toujours conçu mes circuits imprimés avec des repères de contour et des mires d'alignement local. Néanmoins, j'ai lu un article qui envisageait d'omettre les mires d'alignement local et je m'y suis intéressé. Cela paraissait évident de supprimer les mires d'alignement sur les circuits plus petits pour optimiser l'espace disponible pour les pistes de signaux.

Grâce aux avancées de la technologie de fabrication, les mires d'alignement local peuvent être omises sous certaines conditions. Sur des cartes plus petites, les machines de montage actuelles peuvent placer des composants SMT en s'aidant uniquement des repères de contour. Les mires peuvent également être omises pour les composants dont le pas est plus large. Par exemple, les machines les plus modernes peuvent placer les composants montés en surface dont le pas est supérieur ou égal à 1,0 mm.

Ceci dit, avant d'ôter les mires d'alignement local de votre conception, il est important d'aborder les capacités de montage des machines de votre fabricant. J'ai appris à mes dépends que tous les fabricants ne disposent pas de machines équipées des dernières technologies. En revanche, les repères de contour ne doivent jamais être omis dans votre conception, même si vous utilisez des machines de fabrication ultra-modernes.  

Bonnes pratiques d'utilisation des mires d'alignement dans la conception de circuits imprimés

Si vous voulez optimiser l'assemblage de circuits en machine, vous devez placer vos mires d'alignement correctement. Pour cela, il suffit de suivre quelques consignes importantes.

  1. La mire d'alignement est réalisée en plaçant une pastille de cuivre non percée. Cette mire ne doit pas être recouverte de soudure.

  2. La taille optimale d'une mire d'alignement se situe entre 1 et 3 mm. Un espace vide doit être laissé tout autour du repère, d'un diamètre équivalent à la taille de la mire.

  3. En ce qui concerne les repères de contour, 3 repères doivent être positionnés sur le bord de la carte, pour plus de précision. S'il n'y a pas suffisamment de place sur la carte, il est nécessaire de placer au moins 1 repère de contour.

  4. Le repère doit toujours être placé à une distance de 0,7 cm du bord de la carte, sans compter l'espace libre autour du repère.

  5. En ce qui concerne la mire d'alignement local, placez au moins deux mires en diagonale, sur le bord externe du composant monté en surface.

L'utilisation d'un logiciel professionnel pour la conception des circuits imprimés, tel que CircuitStudio d'Altium, permet de placer une mire d'alignement en insérant une pastille, en modifiant la taille de la pastille à zéro puis en paramétrant les valeurs de diamètre appropriées.

Vous souhaitez d'autres conseils pour placer les mires d'alignement sur votre conception ? Contactez un expert Altium.

 
 
 
 
 
 
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