Qu'est-ce que la pierre tombale du PCB ?

Lorsqu'il s'agit d'appareils électroniques et de cartes de circuits imprimés, la précision et la fiabilité sont primordiales. Tout écart par rapport à la perfection dans le processus de fabrication peut entraîner des problèmes de performance, voire une défaillance complète du système. L'un des défauts de fabrication qui peut affecter les cartes de circuits imprimés (PCB) est connu sous le nom de "PCB Tombstone". 

Dans cet article, nous verrons ce qu'est le PCB Tombstone, pourquoi il se produit et comment éviter qu'il n'affecte la fonctionnalité et la fiabilité des appareils électroniques.

Comprendre la pierre tombale du PCB

Pierre tombale du PCB

Le PCB Tombstone, également appelé "tombstoning" ou "effet pierre tombale", est un défaut de soudure qui se produit lors de l'assemblage de composants montés en surface sur un PCB. Il tire son nom de la ressemblance visuelle du défaut avec une pierre tombale, où une extrémité du composant se tient debout tandis que l'autre se soulève du circuit imprimé, ressemblant à une pierre tombale dans un cimetière.

Ce défaut peut affecter divers appareils électroniques, des smartphones aux ordinateurs portables en passant par l'électronique automobile et l'équipement médical. Le tombage peut entraîner un comportement erratique, des connexions intermittentes ou une défaillance totale des composants électroniques, causant non seulement des dommages fonctionnels, mais aussi des dommages financiers et des atteintes à la réputation.

Pourquoi la mise au tombeau se produit-elle ?

Pour comprendre pourquoi le tombstoning se produit, il est essentiel d'examiner le processus de soudure en Assemblage du PCB. Les composants montés en surface sont fixés au circuit imprimé à l'aide de pâte à braser, un mélange de minuscules particules de soudure et de flux. Le circuit imprimé est ensuite chauffé, ce qui fait fondre la pâte à braser et crée une connexion électrique et mécanique sûre.

Le tombstoning se produit principalement en raison de déséquilibres dans les forces exercées sur le composant pendant le processus de refusion de la soudure. Plusieurs facteurs contribuent à ce phénomène :

  1. Profil thermique déséquilibré : Si le circuit imprimé présente un profil thermique inégal pendant le brasage par refusion, avec une extrémité chauffant plus rapidement que l'autre, il peut en résulter un "tombstoning".
  2. Conception des composants : Les boîtiers de composants présentant une répartition inégale du poids ou des caractéristiques thermiques différentes sur chaque borne sont plus susceptibles de tomber en panne. Par exemple, les condensateurs et les résistances avec des terminaisons plus grandes à une extrémité sont plus sensibles.
  3. Volume de pâte à braser : Un dépôt incorrect de pâte à braser peut entraîner la formation de pierres tombales. Une quantité insuffisante de pâte à braser sur une pastille peut entraîner le soulèvement d'une borne alors que l'autre reste attachée.
  4. Taille inégale des pastilles : La taille des pastilles du circuit imprimé doit être la même pour les deux bornes d'un composant monté en surface. Des tailles de pastilles non concordantes peuvent induire un phénomène de "tombstoning".
  5. Placement des composants : La précision est essentielle pour placer les composants sur le circuit imprimé. Un mauvais alignement lors de la mise en place peut entraîner un tombstoning.
 

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Prévenir le Tombstoning

La prévention du tombstoning est cruciale pour garantir la fiabilité et la fonctionnalité des appareils électroniques. Voici quelques stratégies et bonnes pratiques pour minimiser le risque de tombstoning pendant l'assemblage des PCB :

  1. Optimiser le profil thermique : Maintenir un profil thermique équilibré pendant le brasage par refusion afin d'assurer un chauffage uniforme des composants. Le profilage correct du four de refusion est essentiel.
  2. Conception des composants : Choisir des composants dont la taille des bornes et les caractéristiques thermiques sont équilibrées. Certains fabricants proposent des composants spécialement conçus pour réduire le tombstoning.
  3. Inspection de la pâte à braser : Mettre en œuvre des mesures de contrôle de la qualité pour vérifier le dépôt correct de la pâte à braser. Les systèmes d'inspection automatisés peuvent aider à détecter les irrégularités.
  4. Conception et taille des pastilles : Veiller à ce que la taille des pastilles soit cohérente pour les deux bornes des composants montés en surface. Consulter les fiches techniques des composants pour connaître les tailles de plots recommandées.
  5. Placement des composants : Investir dans des machines pick-and-place de haute précision pour positionner avec exactitude les composants sur le circuit imprimé. Mettre en œuvre des systèmes de vision pour vérifier le positionnement en temps réel.
  6. Conception du pochoir : Optimisez la conception du pochoir pour obtenir un dépôt régulier de pâte à braser. Ajustez l'épaisseur du pochoir et les ouvertures pour correspondre à la taille des pastilles des composants.
  7. Contrôle du processus de refusion : Contrôler et étalonner régulièrement l'équipement de soudage par refusion pour maintenir la précision et la cohérence de la température.
  8. Contrôle de la qualité : Mettre en œuvre des processus rigoureux de contrôle de la qualité, y compris l'inspection visuelle et l'inspection optique automatisée (AOI), afin de détecter et de rectifier les défauts de tombstoning.

En intégrant ces mesures dans le processus d'assemblage des circuits imprimés, les fabricants peuvent réduire de manière significative l'apparition de tombstoning et améliorer la fiabilité de leurs produits électroniques.

Conclusion

La pierre tombale du circuit imprimé est un défaut de soudure qui peut nuire à la fiabilité et à la fonctionnalité des appareils électroniques. Il se produit lorsqu'une borne d'un composant monté en surface se soulève du circuit imprimé pendant la soudure par refusion, ressemblant ainsi à une pierre tombale dans un cimetière. Ce phénomène peut entraîner des problèmes de performance, des connexions intermittentes, voire une panne complète du système.

Comprendre les causes du tombstoning et mettre en œuvre des mesures préventives lors de l'assemblage des PCB est crucial pour les fabricants de produits électroniques. En optimisant les profils thermiques, en sélectionnant des composants de conception équilibrée, en contrôlant le dépôt de pâte à braser et en maintenant la précision dans le placement des composants, les fabricants peuvent minimiser le risque de tombstoning et garantir la fiabilité de leurs produits électroniques.

Dans le monde de l'électronique, où la précision et la fiabilité sont primordiales, la prévention du tombstoning est une étape essentielle pour atteindre l'excellence dans la fabrication et l'assemblage des circuits imprimés.

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