Stencil et PCB

[activmaker]

Bonjour à tous,

Jusqu'à présent, je soude à la main tous mes CMS , y compris les plus petit, LQFP en 0.5 par exemple . Faut être patient, mais avec un bon équipement, c'est jouable.
Je commence à m'interesser à l'air chaud, et donc au stencils qui vont de paire. En cherchant des tutos, je trouve beaucoup de personnes qui centre leurs stencil sur leurs PCB avec des morceaux de cartons et chutes de PCB.
Pourquoi ne pas faire dans le PCB et le Stencil des trous de centrage ? En y placant une goupille on centre parfaitement l'ensemble, non ?.
Les fabricants de PCB/stencil fournissent il quelque chose dans ce sens ?
D'avance merci.
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[Vincent PETIT]

Salut,

Pourquoi ne pas faire dans le PCB et le Stencil des trous de centrage ? En y placant une goupille on centre parfaitement l'ensemble, non ?.

Parce que dans l'industrie ce n'est pas fait pas fait comme ça ; Un stencil se place dans un cadre tendeur qui vient s'aligner sur les mires qu'on place aux extrémités du PCB. Souvent c'est un alignement optique entre les trous du stencil qui correspondent aux mires du PCB, ces mêmes mirent peuvent servir pour la machine de placement des composants. Puis une raclette viens étaler la pâte a braser sur le stencil.

Le problème de mettre tout ça sur des locating (ce que tu appelles goupilles) c'est que mécaniquement c'est plus complexe, il faudrait que les locating puissent monter et descendre pour permettre au convoyeur CMS d'envoyer le PCB vers la machine de placement des composants. Il y a aussi le risque d'arracher ou d'user prématurément le stencil, lors de la montée et descente des locating s'il y a le moindre jeu mécanique. Et en parlant du jeu, c'est aussi un double problème car pour que tout soit parfaitement aligné il faut un jeu de 0 hors tu ne sais plus retirer tes locating dans un tel cas de figure et si il y a du jeu pour permettre un bon coulissement alors il y a un risque de désalignement entre le PCB et le stencil. Il y a aussi le problème de la raclette, comment éviter les locating puisqu'ils vont dépasser ? Quant à créer un PCB plus grand que nécessaire, pour mettre les locating en dehors de la surface occupée par les composants, coûterait inutilement trop cher.

Tout ceci fait qu'on ne pratique pas de cette façon dans l'industrie et les fabricants de stencil partent (quasi tous mais je ne connais pas tout les fabricants) du principe qu'ils seront placés dans un cadre tendeur, aligné optiquement sur le PCB.

En revanche pour toi personnellement, c'est tout à fait possible de faire comme ça.
Fait attention avec la pâte a braser car les micros billes peuvent entrer dans les pores de ta peau alors met des gants pour la manipuler (c'est normalement écrit sur le tube)

[activmaker]

Bonjour Vincent,

D'abord merci d'avoir pris le temps de faire une réponse aussi complète et intéressante.
Tellement complète qu'elle amène d'autres questions ...Par exemple , je travaille en ce moment sur un carte pour laquelle j'ai prévu des CMS sur les 2 faces. Comment ca se passe dans ce cas en industrie ?
Dans les logiciels de CAO (Kicad par ex) on trouve des couches 'adhésives' . Les composants sont ils collées avant refusion, pour pouvoir les souder sur les 2 faces à la fois ? Je ne m'oriente pas vers une industrialisation , c'est pour ma culture personnelle.
Concernant les mires j'ai un peu cherché de mon coté, je suis tombé sur : http://www.ladyada.net/library/pcb/fiducials.html.
Pour mes besoins, oui je pense faire des trous et mettre des goupille pour faire le centrage.
Après avoir appliqué la pâte à braser , il faut déposer les compos 1 par 1. Il peut donc s'écouler un temps assez long entre l'application de la pâte et la procédure de refusion. La pâte à souder se dégrade t'elle pendant ce temps ?

D'avance merci.

[Vincent PETIT]

je travaille en ce moment sur un carte pour laquelle j'ai prévu des CMS sur les 2 faces. Comment ca se passe dans ce cas en industrie ?

Les fours à refusion, du moins ce qu'on avait sur nos lignes CMS, chauffent des deux côtés (convections infrarouges.) Si tu as des composants traversants a ajouter, des connecteurs par exemple, alors cela ce fait après. Soit par une reprise manuelle donc un opérateur les soude avec un fer à souder, soit ça se fait avec une soudeuse sélective au laser (le luxe dans une production)

Les composants sont ils collées avant refusion, pour pouvoir les souder sur les 2 faces à la fois ?

En effet les composants sont collés avant la refusion.

Concernant les mires j'ai un peu cherché de mon coté, je suis tombé sur : http://www.ladyada.net/library/pcb/fiducials.html.

Ceux sont biens des mires de référence pour les machines qu'elles soient pour aligner le pochoir (stencil), dépose des points de colle et placement des composants. Sur un PCB on trouve généralement plusieurs mires, au mois deux aux extrémités et en diagonales pour que la machine trouve les coordonnées X et Y de chaque composant. Si tu places un microcontrôleur par exemple, il peut être utile de remettre des mires également à proximité du micro pour s'assurer de la précision du placement.

Après avoir appliqué la pâte à braser , il faut déposer les compos 1 par 1. Il peut donc s'écouler un temps assez long entre l'application de la pâte et la procédure de refusion. La pâte à souder se dégrade t'elle pendant ce temps ?

Je n'en suis pas sur mais je dirais que non pas spécialement, tu as le temps entre la dépose de la pâte et la soudure à air chaud. Evidemment il ne faut peut être pas attendre plusieurs jours car il y a la poussière et l'humidité qui vont mettre leur grains de sel.


Si tu fais des PCB multicouches voir des deux couches, même pour du perso, je te recommande de prendre l'habitude de mettre des mires, de la sérigraphie, des indications sur l'empilement des couches (on ne le voit pas bien sur ma photo), le sens de passage de ta carte si tu es sur un process soudure à vague (au chaque coins j'ai mis des carrés nommés A, B, C et D avec écrit Wave en dessous et une flèche, comme ça l'opérateur ne se posait pas de question lorsqu'il mettait mon PCB dans le cadre qui va dans la soudeuse vague) etc... car c'est le jour où tu passes en vrai prod que tu te rends compte de l'importance de tout ça.

[A voir en vidéo sur Futura]

[activmaker]

Bonjour,

Merci pour ces précisions. Je suis intrigué par le sens de passage. Comment est il choisi ? Autre chose qui m'intrigue , c'est la bande qui fait le tour, ce n'est pas la première fois que j'en vois, ça semble être une ligne de masse, mais dans ce cas le grand plan que l'on voit serait un autre plan de masse pour l'analogique (ou l'inverse) ?. Enfin quelle sont les pastilles servant de mires sur cette carte ?
Je suis encore assez loin d'une production, je dois finir mon proto (début 2019) , j'en parlerai ici le moment venu. En attendant j'apprécie beaucoup toutes ces infos.

[Seb.26]

Après avoir appliqué la pâte à braser , il faut déposer les compos 1 par 1. Il peut donc s'écouler un temps assez long entre l'application de la pâte et la procédure de refusion. La pâte à souder se dégrade t'elle pendant ce temps ?

ça dépend du sens du vent, de la température de la pièce, de la taille des pads ...etc... mais je dirais que 10 minutes est un grand maximum !
le problème après c'est que la patte devient un peu plus liquide et a tendance à baver quand on pose les composants.

j'ai toujours voulu essayer de mettre une plaque de fonte/marbre au frigo et de poser mon PCB dessus pour voir ... ou alors un lit peltier ?

[Vincent PETIT]

ça dépend du sens du vent, de la température de la pièce, de la taille des pads ...etc... mais je dirais que 10 minutes est un grand maximum !

Merci pour cette précision, je ne savais pas. C'est vrai que sur une ligne CMS il ne se passe pas longtemps entre l'étalement de la pâte et la refusion.

Je suis intrigué par le sens de passage. Comment est il choisi ?

Il est choisie en fonction des dimensions de la carte, sachant qu'une vague a tendance à faire vibrer le PCB il vaut mieux que ce soit le côté du PCB le plus petit qui entre dans la vague. Dit autrement, la vague est sous le PCB entre A et B (qui est écrit sur la sérigraphie)

Il y a donc un sens de vague et il faut ajouter des drains de soudure pour retenir un peu la vague (exemple de drain dans les ronds rouges)
IMG_3514_tmp.jpg

Enfin quelle sont les pastilles servant de mires sur cette carte ?

Les mires (dans les ronds rouges) :
IMG_3513_tmp.jpg

Le marquage qui permet de connaitre la couche (le chiffre dans les cases au milieu et à gauche des images)
couche3_tmp.jpg couche4_tmp.jpg

Si tu éclairerais au travers du PCB, photo ci dessous, tu verrais des numéros en transparence. Cette indication peut aider le gars qui fabrique ton PCB.
Capture73.PNG

Autre chose qui m'intrigue, c'est la bande qui fait le tour, ce n'est pas la première fois que j'en vois, ça semble être une ligne de masse, mais dans ce cas le grand plan que l'on voit serait un autre plan de masse pour l'analogique (ou l'inverse) ?

Particularité a considérer Sur cette carte, qui n'est qu'une partie du système, on peut connecter des capteurs distants (numériques MODBUS RS485 ou analogiques 4/20mA) parfois proche du km. Par exemple, ils peuvent être dans des bâtiments séparés dans un même site industriel et reliés par leurs masses mécaniques à des terres qui n'ont pas du tout les mêmes valeurs. Dans ce cas de figure, très courant en industrie, on ne peut pas relier les 0V aux masses mécaniques des chassies à cause des chutes de tension que provoqueront les courants perturbateurs qui passent dans les masses. Les 0V ne seraient plus au même potentiel.

Cette piste sur les couches top et bottom mitraillée de via et qui fait tout le tour du PCB, c'est ce qu'on appelle une ligne de garde. C'est une protection CEM pour les flancs de mon PCB. Elle est bien une ligne de masse qui est connectée au chassie par des entretoises/colonnettes. Elle entoure le plan 0V et à des endroits définis, proches des connecteurs pouvant ramasser des perturbations, un trio condensateur + transil + self d'arrêt relie la ligne de garde au 0V.

[activmaker]

mais je dirais que 10 minutes est un grand maximum

Ok, donc pour un PCB comportant une centaine d'éléments CMS, ca semble délicat.

Si tu éclairerais au travers du PCB, photo ci dessous, tu verrais des numéros en transparence

Très intéressant, un truc m'échappe , sur les couches internes, on ne dispose que de la couche cuivre non ?. On n'a l'impression que sur les images les chiffres 3 et 4 sont inscrit dans une couleur différentes ce qui laisse penser qu'il y aussi une autre couche..Ou alors je n'ai pas compris..

un trio condensateur + transil + self d'arrêt relie la ligne de garde au 0V.

J'apprends beaucoup de chose dans ce fi!. Ca réponds en partie à une question que je me posais. J'aurai probablement l'occasion de revenir dessus, en attendant si tu as des liens sur ce sujet je suis preneur. J'ai un peu cherché avec Guard Line PCB, ring PCB , mais rien d'interessant.
Merci !

[Seb.26]

Ok, donc pour un PCB comportant une centaine d'éléments CMS, ca semble délicat.

ça dépend si c'est 100 composants identiques ou 100 réf différentes ... ... si y'a une polarité ou pas, du format ... etc ...

[invite03481543]

Bonjour,

j'ajouterai qu'utiliser un stencil vous oblige à avoir des empreintes irréprochables, sans quoi tout va se barrer dans tous les sens au moment de la refusion.
Du coup beaucoup de reprises manuelles ensuite.

Si vous avez de nombreuses cartes à faire c'est intéressant, pour 1 carte ou 2 en amateur je ne vois pas bien l'intérêt.
Encore faut-il avoir le four qui va bien aussi avec le bon profil de chauffe, si les soudures sont foireuses et/ou que les temps de chauffe sont mauvais c'est autant de risques ajoutés pour obtenir une carte non fonctionnelle.

[polo974]

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Très intéressant, un truc m'échappe , sur les couches internes, on ne dispose que de la couche cuivre non ?. On n'a l'impression que sur les images les chiffres 3 et 4 sont inscrit dans une couleur différentes ce qui laisse penser qu'il y aussi une autre couche..Ou alors je n'ai pas compris..

...

les couches internes sont fabriquées avec des simples ou doubles faces minces qui sont ensuite contrecollés, mais pour avoir une bonne adhérence, le cuivre est traité chimiquement et devient noir en surface. donc pour un 4 couches on a un double face interne et 2 simples faces externes. on voit donc en interne une couche traitée et une couche "native" du double face pris dans le sandwich...


et pourquoi ne pas coller 2 doubles faces me direz-vous... et bien parce que l'épaisseur de cuivre n'est pas la même en couche interne et en couche de fermeture.

[invite03481543]

et pourquoi ne pas coller 2 doubles faces me direz-vous... et bien parce que l'épaisseur de cuivre n'est pas la même en couche interne et en couche de fermeture.

En standard oui, sauf à demander un spécifique
Il est plus commun d'avoir des couches internes de plus faibles épaisseurs (plan de masse, signaux faibles, ...) et de disposer de couches externes pouvant servir à dissiper par exemple des circuits de puissance ou des transistors.
La couche externe est caractérisée en "épaisseur de cuivre fini" après ajout d'un dépôt d'oxydation (étamage, finition nickel-or ou autres), elle est donc toujours plus épaisse (en standard) que les couches internes.

[Vincent PETIT]

sur les couches internes, on ne dispose que de la couche cuivre non ?. On n'a l'impression que sur les images les chiffres 3 et 4 sont inscrit dans une couleur différentes ce qui laisse penser qu'il y aussi une autre couche

Oui dans les couches internes ce n'est que du cuivre, c'est juste le viewer de mon outil de CAO qui est réglé comme ça, il m'affiche les textes, les trous mécaniques et les pistes dans des couleurs différentes.

J'ai un peu cherché avec Guard Line PCB, ring PCB , mais rien d'interessant.

Je n'ai jamais trouvé d'ouvrage traitant des techniques de routage en revanche lorsqu'on connait un peu la CEM il y a des pratiques qui vont converger vers un style de routage qu'on retrouve partout. En fait c'est quand tu comprends les phénomènes en CEM que naturellement tu vas router d'une certaine manière. Exemple la couche 3 est routée en verticale et la couche 4 en horizontale pour éviter le crosstalk (couplage capacitif et inductif), la ligne de garde le tour du PCB va protéger des éventuels perturbateurs qui serait à côté (alimentation à découpage MeanWell dans mon cas)

Bref, ceci est un tout autre (très long) sujet.



J'ai compris que tu ne fais qu'un proto (juste pour toi) mais je te conseille, car ça ne coûte rien et c'est un bon réflexe au cas où un jour tu passes à l'industrialisation (on ne sait jamais), de mettre des points tests à des endroits judicieux. Par exemple, au début et à la fin de chaque bloc fonctionnel ou a chaque point de vérification que tu juges utile.

Sur l'image ci dessous, j'en ai entouré en rose/mauve mais tu en verras d'autres sur la gauche de la carte


Quand tu industrialises une carte électronique la technique consiste à poser ton PCB sur un lit à clous, les clous venant piquer les points tests, et les clous sont connectés à des appareils de mesure ou générateurs ou autres (certains clous alimentent la carte). Ca ne coûte rien, c'est une bonne habitude au cas où et tu pourras à minima mettre la pointe de ton oscillo lors de la mise au point.

[invite03481543]

[COLOR=#333333]Je n'ai jamais trouvé d'ouvrage traitant des techniques de routage

J'avais posté en 2012 bon nombre de pdf sur ce sujet:
https://forums.futura-sciences.com/e...ctronique.html

voir posts #20 à #24 soit 20 pdf très complets et qui émanent des pros de chez Mentor Graphics.

[Vincent PETIT]

Merci HULK28


C'est quand même le comble, pour moi, de ne pas avoir pensé à aller voir dans la FAQ

[invite03481543]

Quand on voit le nombre d'affichage des pdf en 6 ans on constate que très peu de gens ont été les voir (environ 10 par an) alors que régulièrement des questions sont posées sur les techniques de routages.
Ces documents sont difficiles à trouver.
La curiosité et le mode recherche ne sont pas dans l'air du temps, ni la précision dans les questions posées par ailleurs, c'est de pire en pire année après année...

Il y a sur ce forum une mine d'infos énormissime depuis le temps.
Les plus curieux seront gâtés, les autres ben.. tant pis pour eux.

[activmaker]

Effectivement une mine d'or à laquelle on ne pense pas assez , une piqure de rappel est toujours une bonne chose. Un grand merci, j'ai téléchargé tous les PDF !