Le montage traversant est depuis longtemps la norme en électronique. Il consiste à insérer les pattes des composants à travers des trous percés dans le circuit imprimé et à les souder de l'autre côté. Cette méthode offre des connexions mécaniques robustes et une capacité de gestion de puissance élevée. En revanche, la technologie de montage en surface (CMS) a connu un essor considérable grâce à sa capacité à intégrer des composants plus petits et à atteindre une densité de composants plus élevée. La CMS consiste à fixer les composants directement sur la surface du circuit imprimé, à l'aide de pâte à braser et de la technique de refusion.
Ce qui suit est une comparaison concise entre les méthodes de trou traversant et SMT à utiliser comme guide de référence de prise de décision pour les concepteurs de PCB.
Through Hole Technology (THT) est une méthode de montage de composants électroniques en insérant leurs fils ou broches dans des trous pré-percés sur un circuit imprimé nu. Avant l'émergence de SMT dans les années 1980, la technologie à trou traversant était la méthode de configuration standard de l'industrie. Cependant, le montage en surface est plus efficace et moins coûteux, il laisse croire à de nombreuses personnes que le THT deviendrait obsolète.
Bien que les composants traversants représentent la plus ancienne des deux technologies, leur utilisation reste pertinente. Par exemple, l'assemblage d'un circuit imprimé traversant, ou d'une petite série de tels circuits, est aisé, car les trous accueillant les broches des composants sont plus espacés que les pastilles de surface utilisées en CMS. Cet espacement généreux, généralement de 2,54 mm (0.100 pouce) ou plus, facilite le soudage manuel des circuits imprimés traversants. De plus, le risque de créer des courts-circuits entre les broches d'un même composant ou entre composants adjacents est considérablement réduit. Ceci simplifie grandement le dépannage et minimise les retouches une fois le circuit imprimé entièrement assemblé et sous tension.
Les fils axiaux et radiaux sont les deux types de constituants du THT. Les composants conducteurs axiaux ont des fils attachés au composant à l'avant et à l'arrière. Les constituants radiaux ont les fils sur une extrémité du composant.
Les fils radiaux sont préférables pour les cartes densément emballées car ils occupent moins d'espace que les composants à fils axiaux, qui s'adaptent parfaitement contre la carte.
Connexions mécaniques supérieures : la technologie THT offre des connexions mécaniques plus robustes que la technologie de montage en surface (SMT), ce qui la rend idéale pour les composants soumis à des contraintes mécaniques, tels que les connecteurs et les transformateurs.
Facilité de soudure manuelle : L’espacement entre les trous du THT facilite la soudure manuelle des composants, ce qui peut être avantageux lors des phases de prototypage et de test.
Interchangeabilité : Les composants THT sont facilement interchangeables, ce qui les rend adaptés aux applications nécessitant un remplacement fréquent des composants, comme les prototypes ou les tests.
Durabilité : Les connexions THT offrent des liaisons intercouches robustes, permettant aux composants THT de mieux résister aux contraintes environnementales que les composants CMS. De ce fait, la technologie THT est préférable pour les produits exposés à des poussées intenses, aux vibrations ou aux environnements à haute température, notamment dans les applications militaires et aérospatiales.
Prend du temps et coûte cher en raison de la nécessité de percer des trous dans le circuit imprimé nu.
Restreint la zone de configuration accessible sur les cartes multicouches car les trous percés doivent traverser toutes les couches, ce qui la rend coûteuse pour la plupart des applications.
Les méthodes de soudage (à la vague, sélective ou manuelle) sont moins efficaces et fiables que les fours de refusion SMT.
Nécessite une soudure de chaque côté de la carte, contrairement au SMT qui ne nécessite une soudure que d'un côté.
La technologie de montage en surface (CMS) consiste à fixer les composants directement sur la surface d'un circuit imprimé (PCB). Initialement appelée « montage planaire », elle a été développée dans les années 1960 et a connu un essor considérable à partir des années 1980. Aujourd'hui, la CMS est la méthode standard utilisée dans la fabrication de matériel électronique et joue un rôle crucial dans la conception et la production des PCB. Elle a permis d'améliorer significativement la qualité et les performances globales des PCB tout en réduisant considérablement les coûts de traitement et de manutention.
Le SMT est devenu une partie intégrante de la conception des PCB en raison de sa capacité à améliorer les performances, la fiabilité et la rentabilité. En éliminant le besoin de trous percés dans la carte, SMT permet aux composants d'être soudés directement sur la surface. Ces composants sont de plus petite taille et peuvent être montés des deux côtés de la carte, permettant une densité de composants plus élevée et résultant en des PCB plus puissants et plus compacts.
Performances améliorées : les circuits imprimés fabriqués en SMT présentent d’excellentes performances même dans des conditions de secousses et de vibrations, grâce aux connexions sécurisées entre les composants et la surface de la carte.
Réduction des coûts et gain d'efficacité : L'absence de trous dans la fabrication SMT permet de réduire considérablement les coûts, de minimiser les déchets et d'accélérer la production. Grâce à la fiabilité du brasage par refusion, la technologie SMT offre un processus de configuration des composants environ 10 fois plus rapide que le montage traversant (THM).
Utilisation de l'espace : Les composants CMS éliminent le besoin de trous métallisés traversants, grâce à l'utilisation de pastilles de surface. Ceci permet de percer de petits vias directement sous les broches des composants CMS, autorisant ainsi les interconnexions selon l'axe Z et une utilisation optimale de l'espace. L'espace ainsi libéré peut accueillir des composants supplémentaires, ce qui permet d'augmenter la densité de composants et d'optimiser l'utilisation de l'espace disponible.
Montage double face : les cartes CMS utilisent généralement les deux faces du circuit imprimé pour le montage des composants. Cela augmente la densité des composants et offre une plus grande flexibilité quant à leur placement.
Contraintes mécaniques et environnementales : La technologie CMS peut présenter des difficultés lorsqu’elle est utilisée pour des composants exposés à des contraintes mécaniques, environnementales ou thermiques extrêmes. Dans ces conditions, les joints de soudure en CMS peuvent être plus susceptibles de se rompre que ceux en montage traversant (THM).
Inadéquation au prototypage et aux tests : les composants CMS ne sont pas idéaux pour le prototypage ou les tests de petits circuits en raison de leur taille réduite et de leur conception compacte. Les composants THM sont souvent préférés pour de telles applications car ils permettent une interchangeabilité plus aisée lors des phases de prototypage et de test.
SMT offre généralement des coûts de fabrication initiaux inférieurs, des coûts de main-d'œuvre et d'assemblage réduits et des processus de reprise et de réparation plus faciles par rapport au THT. La taille plus petite et le poids plus léger des composants SMT contribuent aux économies de coûts de matériaux et à l'augmentation de la densité des composants sur le PCB. Les techniques d'assemblage automatisées dans SMT réduisent les besoins en main-d'œuvre manuelle, tandis que les retouches et les réparations sont simplifiées. De plus, la plus grande disponibilité des composants SMT peut entraîner des avantages de coût en raison des économies d'échelle.
SMT et THT diffèrent en termes de montage de composants, de processus d'assemblage, d'accessibilité, d'adéquation à l'application et de considérations de coût dans l'assemblage de PCB. Le SMT implique le montage en surface de composants plus petits, permettant une densité plus élevée et un assemblage automatisé, tandis que le THT nécessite l'insertion manuelle de composants dans des trous percés. SMT offre une accessibilité plus facile pour les tests et les réparations, ce qui le rend adapté à la production à grand volume et aux conceptions miniaturisées. THT excelle dans la fourniture de connexions mécaniques robustes et est idéal pour les applications à forte contrainte mécanique. Le SMT offre généralement des avantages de coût pour la production à volume élevé, tandis que le THT peut être plus rentable pour les applications à faible volume ou spécialisées. Le choix entre SMT et THT dépend des exigences de conception, du volume d'assemblage, de la disponibilité des composants et de l'application prévue, nécessitant souvent une combinaison des deux technologies pour optimiser les processus d'assemblage de PCB.
| Technologie de montage en surface (SMT) | Technologie de trou traversant (THT) | |
|---|---|---|
| Composant | Plus petit et plus léger | Plus grand et plus lourd |
| Montage | Monté en surface | Inséré à travers des trous percés |
| Montage | Pick-and-place automatisé | Insertion et soudure manuelles |
| Accessibilité | Accès plus facile pour les tests, les retouches et les réparations | Peut nécessiter un dessoudage et un retrait des deux côtés |
| Application | Idéal pour la production à grand volume, les conceptions miniaturisées | Convient aux connexions mécaniques robustes, aux contraintes mécaniques élevées et aux environnements extrêmes |
| Prix | Généralement rentable pour la production à grand volume | Plus rentable pour les applications à faible volume ou spécialisées |
Lors du choix entre les technologies SMT et THT, il convient de prendre en compte des facteurs tels que les exigences de conception, le volume de production, le budget et les besoins de l'application. La technologie SMT est adaptée à la production en grande série, aux conceptions miniaturisées et à l'assemblage automatisé, offrant une densité de composants plus élevée et une vitesse d'assemblage accrue. La technologie THT est quant à elle adaptée aux applications nécessitant des connexions mécaniques robustes, une résistance aux contraintes mécaniques élevées ou aux environnements extrêmes, et peut s'avérer plus rentable pour les applications en petite série ou spécialisées. Selon les circonstances, une combinaison des technologies SMT et THT peut être nécessaire pour tirer parti des avantages des deux approches et obtenir la solution d'assemblage de circuits imprimés optimale.
