{"id":38517,"date":"2025-09-18T07:56:59","date_gmt":"2025-09-18T07:56:59","guid":{"rendered":"https:\/\/3d.ricoh.com\/ressources\/etudes-de-cas\/faire-des-palettes-de-soudure-pour-circuits-imprimes-imprimes-en-3d-une-realite\/"},"modified":"2025-09-18T07:57:06","modified_gmt":"2025-09-18T07:57:06","slug":"faire-des-palettes-de-soudure-pour-circuits-imprimes-imprimes-en-3d-une-realite","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/3d.ricoh.com\/fr\/ressources\/etudes-de-cas\/faire-des-palettes-de-soudure-pour-circuits-imprimes-imprimes-en-3d-une-realite\/","title":{"rendered":"Faire des palettes de soudure pour circuits imprim\u00e9s imprim\u00e9s en 3D une r\u00e9alit\u00e9"},"content":{"rendered":"\n
Arri\u00e8re-plan…<\/h2>\n\n
On trouve des circuits imprim\u00e9s (PCB) dans presque tous les appareils \u00e9lectroniques de tous les secteurs. Cependant, chaque appareil ou objet utilisant un PCB n\u00e9cessite une version unique, la conception de la palette de soudure devant \u00eatre ajust\u00e9e avec pr\u00e9cision pour s’adapter \u00e0 la g\u00e9om\u00e9trie du circuit imprim\u00e9. <\/p>\n\n
Les palettes de soudage servent \u00e0 appliquer des composants traversants sur les circuits imprim\u00e9s lors de l’assemblage. Elles prot\u00e8gent les composants CMS (montage en surface) des circuits et exposent les composants non masqu\u00e9s \u00e0 la soudure \u00e0 la vague \u00e0 plus de 200 \u00b0C (392 \u00b0F). La plupart des mat\u00e9riaux polym\u00e8res fondent sous l’effet de la chaleur d’une station de soudage standard. <\/p>\n\n
En ce qui concerne leur fabrication, les PCB et les palettes de soudure qui soutiennent leur production ont des exigences thermiques, \u00e9lectriques, g\u00e9om\u00e9triques et m\u00e9caniques qui ont tendance \u00e0 aller au-del\u00e0 de ce que la plupart des mat\u00e9riaux pour l’impression 3D peuvent offrir.<\/p>\n\n
Qu’est-ce qui rend la fabrication additive \u00e0 base de composites diff\u00e9rente ?<\/strong><\/h3>\n\n
La technologie de fabrication additive composite (CBAM) a \u00e9t\u00e9 d\u00e9velopp\u00e9e pour toutes les \u00e9tapes de l’assemblage de circuits imprim\u00e9s. Il s’agit du seul proc\u00e9d\u00e9 \u00e0 base de poudre combinant des fibres longues de carbone ou de verre avec des matrices thermoplastiques hautes performances comme le PA12 et le PEEK. <\/p>\n\n
L’utilisation de fibres longues (au moins 12 mm de longueur) offre des performances et une r\u00e9sistance consid\u00e9rablement am\u00e9lior\u00e9es, par rapport aux fibres courtes ou coup\u00e9es, sur toute la pi\u00e8ce et jusqu’aux extr\u00e9mit\u00e9s, en plus d’autres propri\u00e9t\u00e9s comme la stabilit\u00e9 dimensionnelle avec r\u00e9sistance \u00e0 la chaleur et aux produits chimiques.<\/p>\n\n
Gr\u00e2ce \u00e0 sa r\u00e9sistance aux hautes temp\u00e9ratures et \u00e0 son faible coefficient de dilatation thermique, le PEEK est un mat\u00e9riau id\u00e9al pour les applications de fabrication \u00e9lectronique. Ce polym\u00e8re haute performance permet d’utiliser un fer \u00e0 souder sur le montage sans l’endommager, ce qui maintient les composants en place pendant le processus et \u00e9limine les risques de d\u00e9formation. La technologie CBAM permet \u00e9galement de produire des montages sur mesure en quelques jours seulement et \u00e0 un co\u00fbt bien inf\u00e9rieur \u00e0 celui des proc\u00e9d\u00e9s de fabrication traditionnels. <\/p>\n\n
Ricoh 3D s'est associ\u00e9 \u00e0 Impossible Objects en 2021 pour commercialiser sa technologie CBAM sur le march\u00e9 europ\u00e9en. Mark Dickin, responsable de l'ing\u00e9nierie de fabrication additive et de moulage chez Ricoh 3D, a d\u00e9clar\u00e9\u00a0: <\/p>\n\n
\u00ab Bien que beaucoup ne consid\u00e8rent pas les gabarits et les montages comme l\u2019application naturelle de ces types de composites, ce que nous savons, c\u2019est que l\u2019un des principaux obstacles \u00e0 l\u2019impression 3D est le co\u00fbt.<\/p>\n\n
La technologie CBAM allie rentabilit\u00e9 et performance de mani\u00e8re unique. Nous constatons que les composites renforc\u00e9s de fibres longues sont utilis\u00e9s pour am\u00e9liorer l’ing\u00e9nierie des plastiques moins co\u00fbteux, des pi\u00e8ces m\u00e9talliques l\u00e9g\u00e8res ou pour cr\u00e9er des pi\u00e8ces enti\u00e8rement nouvelles, autrement impossibles \u00e0 fabriquer.<\/p>\n\n
Parties plates et emplum\u00e9es<\/strong><\/h3>\n\n
Les pi\u00e8ces \u00e9troites, telles que les circuits imprim\u00e9s et les h\u00e9lices, constituent d’excellentes applications pour la technologie CBAM. L’impression de points et de bords biseaut\u00e9s avec des fibres uniform\u00e9ment r\u00e9parties, permettant d’obtenir des pi\u00e8ces hautement r\u00e9sistantes et parfaitement fonctionnelles, est possible gr\u00e2ce \u00e0 l’association de feuilles de fibres longues et de poudres polym\u00e8res hautes performances. <\/p>\n\n
Mais comment \u00e7a marche ?<\/strong><\/p>\n\n
Tout commence par la prise d’une feuille de tissu non tiss\u00e9 (en fibres de carbone ou en fibres de verre) et, \u00e0 l’aide d’une t\u00eate d’impression \u00e0 jet d’encre, la tranche CAO est imprim\u00e9e sur la feuille \u00e0 l’aide d’un fluide propri\u00e9taire.<\/p>\n\n
La feuille est ensuite recouverte d’une poudre polym\u00e8re qui adh\u00e8re l\u00e0 o\u00f9 le fluide a \u00e9t\u00e9 d\u00e9pos\u00e9.<\/p>\n\n
L’exc\u00e8s de polym\u00e8re est \u00e9limin\u00e9, laissant le polym\u00e8re d\u00e9pos\u00e9 s\u00e9lectivement sur la feuille, les \u00e9tapes \u00e9tant r\u00e9p\u00e9t\u00e9es pour toutes les couches.<\/p>\n\n
Les feuilles sont ensuite empil\u00e9es, comprim\u00e9es et chauff\u00e9es jusqu\u2019au point de fusion du polym\u00e8re.<\/p>\n\n
Les fibres qui ne contiennent pas de polym\u00e8re sont ensuite sabl\u00e9es pour r\u00e9v\u00e9ler la ou les pi\u00e8ces imprim\u00e9es en 3D.<\/p>\n\n
Ce proc\u00e9d\u00e9 unique permet de produire des pi\u00e8ces pr\u00e9sentant un rapport r\u00e9sistance\/poids \u00e9lev\u00e9, pour un co\u00fbt jusqu’\u00e0 la moiti\u00e9 du prix des pi\u00e8ces m\u00e9talliques.<\/p>\n\n
Lisez nos \u00e9tudes de cas ci-dessous pour d\u00e9couvrir comment le CBAM est utilis\u00e9 dans le domaine de la fabrication \u00e9lectronique\u2026<\/p>\n\n
Cas d’utilisation<\/h2>\n\n
Plateau d’alignement LED<\/h3>\n\n
<\/figure>
\n
Type de pi\u00e8ce : Fibre de carbone PEEK <\/strong><\/p>\n\n\n\n
Temp\u00e9rature de d\u00e9flexion thermique : 260 \u00b0C (500 \u00b0F)<\/p>\n\n\n\n
R\u00e9sultat : \u00c9limination des probl\u00e8mes de qualit\u00e9<\/p>\n\n\n\n
Dimensions de la pi\u00e8ce : 103,0 x 29,6 x 10,5 mm<\/p>\n\n\n\n
D\u00e9lai de livraison : 1 semaine<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n
L’exemple ici montre un plateau d’alignement qui \u00e9tait n\u00e9cessaire pour contenir 16 lumi\u00e8res LED perpendiculaires \u00e0 la carte PCB pendant le processus de soudure \u00e0 la vague pour un fournisseur d’\u00e9lectronique.<\/p>\n\n
\u00c0 l’origine, le client n’utilisait aucun dispositif ni aucune m\u00e9thode pour s’assurer que la position de chaque LED \u00e9tait align\u00e9e pour l’assemblage de niveau suivant, mais lorsque son client a eu besoin que les LED s’alignent avec la superposition d’affichage qui recouvrait le PCB dans l’assemblage final, il s’est tourn\u00e9 vers l’impression 3D.<\/p>\n\n
Avec 16 LED et 150 cartes \u00e0 retravailler, un gabarit a \u00e9t\u00e9 rapidement d\u00e9velopp\u00e9 par impression 3D pour maintenir les LED en place pendant le processus de soudure \u00e0 la vague. Cependant, les fixations en PLA, ABS et PVDF fondaient toutes sous l’effet de la chaleur de la soudure \u00e0 la vague. Le PEEK \u00e0 fibre de carbone a donc \u00e9t\u00e9 explor\u00e9 pour produire un plateau d’alignement r\u00e9utilisable haute temp\u00e9rature. <\/p>\n\n
Dispositif de soudage<\/h3>\n\n
<\/figure>
\n
Type de pi\u00e8ce : Fibre de carbone PEEK <\/p>\n\n\n\n
Temp\u00e9rature de d\u00e9flexion thermique : 260 \u00b0C (500 \u00b0F)<\/p>\n\n\n\n
R\u00e9sultat : Production tripl\u00e9e ; probl\u00e8mes de qualit\u00e9 \u00e9limin\u00e9s<\/p>\n\n\n\n
Dimensions de la pi\u00e8ce : 109,9 x 34,9 x 10,9 mm<\/p>\n\n\n\n
D\u00e9lai de livraison : 1 semaine<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n
Lorsqu’un autre client a re\u00e7u une augmentation de 400 % des commandes, un dispositif \u00e9tait n\u00e9cessaire pour regrouper le processus de soudage manuel d’un connecteur soud\u00e9 sur PCB, dans le but d’augmenter la production et de r\u00e9duire les taux de d\u00e9faillance.<\/p>\n\n
La principale zone de d\u00e9faillance se situait au niveau du sertissage des bornes sur le fil blind\u00e9, ce qui a conduit le client \u00e0 reconcevoir l’assemblage c\u00e2ble\/PCB et \u00e0 convertir les bornes en un connecteur soud\u00e9 sur PCB.<\/p>\n\n
Les op\u00e9rations ont d\u00fb \u00eatre rapidement intensifi\u00e9es pour r\u00e9pondre \u00e0 la demande croissante, mais le goulot d’\u00e9tranglement est venu du soudage de ce nouveau connecteur \u00e0 la carte m\u00e8re par c\u00e2ble coaxial. Les op\u00e9rateurs devaient tenir une carte plus petite qu’un timbre-poste et s’assurer que le connecteur \u00e9tait \u00e0 90 degr\u00e9s sur 3 axes, apr\u00e8s avoir pr\u00e9-\u00e9tam\u00e9 les pastilles de 8\u00a0900 connecteurs par semaine. Apr\u00e8s la premi\u00e8re semaine, les op\u00e9rateurs se plaignaient de crampes aux mains. <\/p>\n\n
Par cons\u00e9quent, un dispositif de fixation en fibre de carbone PEEK a \u00e9t\u00e9 d\u00e9velopp\u00e9 pour maintenir 10 cartes \u00e0 la fois tout en maintenant la position du connecteur sur la carte.<\/p>\n\n
R\u00e9sultat\u00a0? Le client a tripl\u00e9 sa production, les op\u00e9rateurs \u00e9tant capables de produire les 800 pi\u00e8ces en 4 jours, au lieu d’une semaine pour trois op\u00e9rateurs. <\/p>\n\n
Dispositif de soudage s\u00e9lectif<\/strong><\/h3>\n\n
<\/figure>
\n
Type de pi\u00e8ce : Fibre de carbone PEEK <\/strong><\/p>\n\n\n\n
Temp\u00e9rature de d\u00e9viation thermique : 260 \u00b0C (500 \u00b0F)<\/p>\n\n\n\n
R\u00e9sultat : \u00c9limination des probl\u00e8mes de qualit\u00e9<\/p>\n\n\n\n
Dimensions de la pi\u00e8ce : 152,5 x 101,6 x 15,5 mm<\/p>\n\n\n\n
D\u00e9lai de livraison : 1 semaine<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n
Lorsqu’un client du secteur a\u00e9rospatial a renvoy\u00e9 300 assemblages de circuits imprim\u00e9s en raison d’une dimension critique qu’il avait manqu\u00e9e, notre client \u00e9tait fier d’avoir fourni une r\u00e9ponse \u00e0 une question difficile.<\/p>\n\n
Le circuit imprim\u00e9 n\u00e9cessitait un connecteur, non visible sur l’image ci-dessus, qui devait \u00eatre sur\u00e9lev\u00e9 de 0,7 mm parall\u00e8lement au circuit imprim\u00e9. La tol\u00e9rance donn\u00e9e \u00e9tait de 0,1 mm, ce qui est quasiment impossible \u00e0 respecter avec un proc\u00e9d\u00e9 de soudage automatis\u00e9. <\/p>\n\n
Le client avait l’habitude de cr\u00e9er son propre outillage et a donc con\u00e7u une g\u00e9om\u00e9trie permettant de souder neuf connecteurs \u00e0 la fois dans le panneau de processus.<\/p>\n\n
Le nouveau dispositif, imprim\u00e9 en PEEK en fibre de carbone, a permis de retravailler les panneaux restants et de passer tous les tests de parall\u00e9lisme et de dimensions de hauteur \u2013 avec 300 autres panneaux command\u00e9s sans retour.<\/p>\n\n
Plateau de dissipateur thermique \u00e0 montage en surface<\/strong><\/h3>\n\n
<\/figure>
\n
Type de pi\u00e8ce : Fibre de carbone PEEK <\/p>\n\n\n\n
Temp\u00e9rature de d\u00e9flexion thermique : 260 \u00b0C (500 \u00b0F)<\/p>\n\n\n\n
Dimensions de la pi\u00e8ce : 150,5 x 96,3 x 12,09 mm<\/p>\n\n\n\n
D\u00e9lai de livraison : 1 semaine<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n
Le dispositif ci-dessus \u00e9tait une conception exp\u00e9rimentale pour un client explorant des m\u00e9thodes de dissipation de la chaleur du transistor de puissance. Cet ensemble, utilis\u00e9 dans les \u00e9quipements radio du contr\u00f4le a\u00e9rien, est soumis \u00e0 des contraintes continues pendant 24 \u00e0 48 heures et doit pouvoir supporter des contraintes thermiques. <\/p>\n\n
Il fallait un dispositif non m\u00e9tallique capable de r\u00e9sister \u00e0 la temp\u00e9rature extr\u00eame de 265\u00b0 et de garantir que le PCB soit soud\u00e9 au dissipateur thermique, ce qui est contre-intuitif pour un morceau de m\u00e9tal con\u00e7u pour dissiper la chaleur.<\/p>\n\n
Ce dispositif de fixation en PEEK fibre de carbone a simplifi\u00e9 le processus, car des goupilles de centrage permettaient d’aligner la carte et le dissipateur thermique dans le plateau imprim\u00e9 en 3D. Ainsi, la production de ce dispositif a \u00e9t\u00e9 confirm\u00e9e \u00e0 raison de 25 par mois pendant les cinq ann\u00e9es suivantes. <\/p>\n\n
Palette de soudure \u00e0 la vague<\/h3>\n\n
<\/figure>
\n
Type de pi\u00e8ce : Fibre de carbone PEEK <\/strong><\/p>\n\n\n\n
Temp\u00e9rature de d\u00e9flexion thermique : 260 \u00b0C (500 \u00b0F)<\/p>\n\n\n\n
R\u00e9sultat : Respect du d\u00e9lai client de 2 semaines<\/p>\n\n\n\n
Dimensions de la pi\u00e8ce : 210,4 x 162,23 x 8,0 mm<\/p>\n\n\n\n
D\u00e9lai de livraison : 1 semaine<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n
Cette palette de soudure \u00e0 la vague en fibre de verre PEEK a \u00e9t\u00e9 con\u00e7ue et imprim\u00e9e pr\u00eate \u00e0 \u00eatre produite en moins d’une semaine, permettant \u00e0 notre client de respecter un d\u00e9lai de deux semaines.<\/p>\n\n
Le ruban Kapton avait auparavant \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9 pour recouvrir les \u00ab doigts \u00bb dor\u00e9s de la carte, qui \u00e9taient branch\u00e9s sur une alimentation \u00e9lectrique et devaient donc \u00eatre exempts de soudure.<\/p>\n\n
Lorsque le ruban adh\u00e9sif se d\u00e9tachait ou \u00e9tait oubli\u00e9 \u00e0 plusieurs reprises, une palette a \u00e9t\u00e9 con\u00e7ue pour \u00e9viter que ce probl\u00e8me ne se reproduise. Le d\u00e9lai de livraison pr\u00e9vu pour une palette \u00e9tait g\u00e9n\u00e9ralement de six semaines, avec un d\u00e9lai suppl\u00e9mentaire pour la reconception. <\/p>\n\n
Avec FibreGlass PEEK, la premi\u00e8re et la deuxi\u00e8me it\u00e9ration ont \u00e9t\u00e9 produites en seulement deux semaines et test\u00e9es avec succ\u00e8s avec un panneau de remplacement.<\/p>\n\n
Palette SMT<\/h3>\n\n
<\/figure>
\n
Type de pi\u00e8ce : Fibre de carbone PEEK <\/strong><\/p>\n\n\n\n
Temp\u00e9rature de d\u00e9flexion thermique : 260 \u00b0C (500 \u00b0F)<\/p>\n\n\n\n
R\u00e9sultat : La production a pu d\u00e9marrer 6 semaines plus rapidement qu’avec une solution de fabrication traditionnelle<\/p>\n\n\n\n
Dimensions de la pi\u00e8ce : 254,0 x 177,8 x 6 mm<\/p>\n\n\n\n
D\u00e9lai de livraison : 1 semaine<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n
Notre client produisait des palettes CMS depuis de nombreuses ann\u00e9es, retravaillant 20 \u00e0 30 % de la carte \u00e0 chaque commande apr\u00e8s les tests, car l’assemblage ne pouvait \u00eatre test\u00e9 que dans le bo\u00eetier. Le bo\u00eetier est soud\u00e9 par ultrasons autour du circuit imprim\u00e9, ce qui signifie que toute d\u00e9faillance entra\u00eene sa destruction et sa perte. <\/p>\n\n
La principale cause de d\u00e9faillance r\u00e9sidait dans la qualit\u00e9 de la soudure d’un connecteur, impossible \u00e0 inspecter par des moyens classiques gr\u00e2ce aux broches cach\u00e9es sous la pi\u00e8ce. Le connecteur se d\u00e9tachait de quelques pastilles en raison d’une d\u00e9formation lors de la refusion CMS. <\/p>\n\n
Pour rem\u00e9dier \u00e0 ce probl\u00e8me, une palette CMS en PEEK fibre de carbone a \u00e9t\u00e9 produite avec une poche pour le connecteur. Cela a permis d’am\u00e9liorer le rendement \u00e0 environ 85-90 % et, sans modification suppl\u00e9mentaire du proc\u00e9d\u00e9 de soudure, le client a atteint son objectif de 95 % de rendement au premier passage pour ce produit. <\/p>\n\n
Dispositif de soudage s\u00e9lectif<\/h3>\n\n
<\/figure>
\n
Type de pi\u00e8ce : Fibre de verre PEEK <\/strong><\/p>\n\n\n\n
Temp\u00e9rature de d\u00e9flexion thermique : 260 \u00b0C (500 \u00b0F)<\/p>\n\n\n\n
R\u00e9sultat : Traitement rapide et \u00e0 volume \u00e9lev\u00e9<\/p>\n\n\n\n
Dimensions de la pi\u00e8ce : 15,75 x 16,58 x 15,00 mm<\/p>\n\n\n\n
D\u00e9lai de livraison : 1 semaine<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n
Le maintien du connecteur lors du soudage s\u00e9lectif posait probl\u00e8me\u00a0: le c\u00f4t\u00e9 soud\u00e9 en premier refroidissait in\u00e9vitablement et soulevait l’autre c\u00f4t\u00e9. Le mat\u00e9riel ne pouvait pas \u00eatre install\u00e9 lors du soudage du connecteur, car des fils se trouvaient juste \u00e0 c\u00f4t\u00e9, et les vis et \u00e9crous devaient \u00eatre exempts de soudure. <\/p>\n\n
Des fixations en fibre de verre PEEK emp\u00eachent d\u00e9sormais les connecteurs de pencher vers l’avant ou vers l’arri\u00e8re pendant le soudage. Une fois le circuit imprim\u00e9 refroidi, le mat\u00e9riel est install\u00e9 et l’\u00e9cart entre les vis est \u00e9limin\u00e9 en serrant les vis au couple. <\/p>\n\n
Comme ce connecteur comporte 44 broches, sa r\u00e9paration repr\u00e9sente un projet complet qui peut prendre des heures. Le dispositif de fixation en fibre de verre PEEK a d\u00e9j\u00e0 r\u00e9solu le probl\u00e8me. <\/p>\n\n
Conclusion<\/h2>\n\n
L\u2019un des d\u00e9fis historiques du travail avec des composites dans la fabrication \u00e9lectronique \u00e0 l\u2019aide de m\u00e9thodes conventionnelles a toujours \u00e9t\u00e9 le temps et le co\u00fbt.<\/p>\n\n
La fabrication additive change cela, en offrant un moyen plus rapide et plus efficace de produire des pi\u00e8ces composites, que ce soit en imprimant directement des outils ou des pi\u00e8ces d’utilisation finale.<\/p>\n\n
Il n’est pas \u00e9tonnant que les mat\u00e9riaux composites renforc\u00e9s de fibres s\u00e9duisent de nombreux secteurs industriels. Ces mat\u00e9riaux sont plus r\u00e9sistants et durables que les polym\u00e8res non renforc\u00e9s, tout en \u00e9tant plus l\u00e9gers et plus abordables que les m\u00e9taux. <\/p>\n\n
Chez Ricoh 3D, nous sommes enthousiasm\u00e9s par les opportunit\u00e9s offertes par la fabrication additive composite et sommes impatients de d\u00e9velopper avec nos clients des applications qui exploitent les capacit\u00e9s et les performances r\u00e9alisables avec la technologie CBAM, une technologie unique de fabrication de composites \u00e0 base de poudre.<\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Arri\u00e8re-plan… On trouve des circuits imprim\u00e9s (PCB) dans presque tous les appareils \u00e9lectroniques de tous les secteurs. Cependant, chaque appareil ou objet utilisant un PCB n\u00e9cessite une version unique, la conception de la palette de soudure devant \u00eatre ajust\u00e9e avec pr\u00e9cision pour s’adapter \u00e0 la g\u00e9om\u00e9trie du circuit imprim\u00e9. Les palettes de soudage servent \u00e0 […]<\/p>\n","protected":false},"author":267,"featured_media":32103,"parent":4384,"menu_order":3,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"class_list":["post-38517","page","type-page","status-publish","has-post-thumbnail","hentry"],"acf":[],"yoast_head":"\n
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