Comment les circuits électroniques sont-ils conçus ?
Avec l'avancée de la technologie, différentes méthodes d'assemblage des composants électroniques dans les circuits ont été développées. La plus courante d'entre elles est les circuits imprimés (PCB). C'est une méthode extrêmement polyvalente de création de circuits électroniques qui nous accompagne depuis des dizaines d'années. Aujourd'hui, ces circuits constituent l'élément de base structurel et fonctionnel de presque tous les appareils électroniques. Dans cet article, nous aborderons le sujet des méthodes de montage des composants électroniques sur les circuits PCB. Vous trouverez ci-dessous une description et une caractéristique des technologies les plus populaires dans ce domaine.
Montage traversant (THT)
La technologie THT (through-hole technology), ou montage traversant, est l'une des plus anciennes techniques de montage de circuits imprimés. Elle consiste à placer les broches des composants dans des trous métallisés traversants, puis à les souder sur le côté opposé du circuit. Bien que des méthodes plus modernes existent, le THT offre toujours certains avantages significatifs. L'un d'eux est une connexion mécanique solide entre le composant et la carte. La stabilité mécanique est importante tant pour les composants plus volumineux que pour divers types de logements et connecteurs. Un autre avantage des composants traversants est leur facilité d'assemblage manuel. Ils ne nécessitent pas une grande expérience ni un équipement spécial à part un fer à souder classique. Ils peuvent facilement être fixés sur des circuits de test ou prototypes, ce qui en fait un excellent choix pour la création de prototypes de circuits et divers projets amateurs. Cependant, les composants traversants présentent certaines inconvénients. Bien qu'il existe des méthodes automatisées de montage ainsi que la technologie de soudure à la vague, le montage de ces composants se fait souvent encore manuellement. En outre, la grande taille des pièces ne permet pas une utilisation efficace de l'espace sur la carte imprimée ni la construction d'appareils de petite taille. Montage en surface (SMT)
La technologie SMT (surface-mount technology) est aujourd'hui la méthode de montage la plus courante. L'utilisation de composants montés en surface, c’est-à-dire les SMD (surface-mount device), présente de nombreux avantages. La miniaturisation poussée des composants permet de fabriquer des circuits compacts avec une densité de connexions élevée. De plus, le processus d'assemblage est entièrement automatisé, ce qui permet une production efficace, rapide et économique de cartes en grande quantité. La méthode la plus couramment utilisée pour monter les composants SMD est la soudure à refusion (reflow soldering). La carte PCB possède des zones de cuivre exposées et réparties (appelées pads), sur lesquelles est appliée une pâte à souder. Les composants SMD sont ensuite placés aux endroits appropriés sur la carte. La soudure est réalisée dans des fours spéciaux où la pâte fond, créant des connexions durables. En revanche, le montage manuel des composants SMD, bien que possible, demande une grande expérience et de la précision. Un autre obstacle important est l’absence de marquages sur certains boîtiers, ce qui les rend difficiles à distinguer. Chip on board et WLCSP
Lorsqu'on regarde un circuit intégré typique, on ne réalise souvent pas que la majeure partie de son boîtier est occupée par de fins fils reliant la puce aux broches. La plaquette de silicium elle-même, située au centre du circuit, est nettement plus petite. En abandonnant le boîtier avec les broches, on peut économiser beaucoup d'espace et de coûts, surtout sur de grandes séries de production. Les technologies WLCSP et COB permettent cela. WLCSP (wafer-level chip scale package) consiste à créer les connexions et le boîtier des circuits encore au stade de la plaquette de silicium, qui est ensuite découpée. Les circuits intégrés ainsi obtenus ont exactement les mêmes dimensions que les puces de silicium qui les composent. Cela permet des niveaux de miniaturisation jusqu'alors inégalés des appareils. Quant à la technologie COB (chip on board), elle consiste à monter la puce de silicium nue directement sur la surface du circuit imprimé. Des connexions électriques sont ensuite réalisées entre eux, par exemple à l'aide de fils fins ou par soudure à refusion (méthode flip-chip). La technologie COB est également utilisée pour la production de diodes LED haute performance destinées aux produits d'éclairage. Les circuits sans boîtier sont cependant exposés aux dommages. De plus, les jonctions semiconductrices qui les composent peuvent se comporter comme des photodiodes sous l'effet de la lumière. Les photocourants induits peuvent provoquer un dysfonctionnement du circuit. Les circuits intégrés sans boîtier doivent donc être protégés de manière appropriée. À cet effet, on utilise des enjoliveurs spéciaux "glob-top". Ils forment une couche qui protège la plaquette de silicium et les connexions de la lumière et des dommages mécaniques. 
Fig. 1. Circuit intégré en technologie chip on board, dans un enrobage protecteur noir
Quelle technologie choisir ?
Le choix des composants est un aspect important de tout projet électronique. Souvent, nous devons choisir parmi plusieurs types de boîtiers et technologies de montage pour un même composant. Ce choix influence la performance du composant dans sa fonction. Ce n’est pas une tâche facile, c’est pourquoi nos spécialistes chez InterElcom sont là pour vous aider. Nous proposons une large gamme de services et des conseils professionnels en conception de circuits électroniques, sélection des composants et montage de PCB. Nous vous invitons à découvrir notre portfolio de services, et en cas de questions, n'hésitez pas à nous contacter via le formulaire sur notre site.
