Carte électronique - Cité de l'objet Connecté
25 octobre 2016

La Cité de l’objet Connecté joue la carte de la production !

Comme vous le savez, la Cité de l’Objet Connecté se donne pour mission d’accompagner des startups, PME, ou grands groupes au niveau de la fabrication d’un prototype et de l’industrialisation de votre produit. Pour ce faire, nous disposons d’ingénieurs permettant de transformer vos idées en projets et d’un parc machines pour transformer et fabriquer vos projets en produits. Au cœur de ce processus : la création de la fameuse carte électronique. Pourquoi ? Comment ? Combien ? 

Et l’ingénieur créa la carte électronique !

Le parc machine de la Cité de l'objet connecté

Souvent vert, complexe, brodé de pistes en cuivre et parsemé de différents composants, l’objet intrigue le commun des mortels. Une carte électronique est un support possédant des pistes électriques disposées sur une, deux ou plusieurs couches qui permettent la mise en relation électrique des composants électroniques soudés. Cette interconnexion crée ainsi un circuit permettant la réalisation d’une fonction demandée. Sa fabrication suit un processus de création déterminé suivant un certain nombre d’étapes.

“Une carte électronique, c’est quelque chose d’extrêmement simple et compliqué”. C’est ainsi que commence l’explication de Yannick Dessertenne… Ce jeudi 18 octobre, la SNOC lance une commande de fabrication d’une carte pour du matériel de surveillance permettant de faire remonter des informations en temps réel via le réseau sigfox.  L’occasion de découvrir le parc machine de la Cité de l’objet Connecté en pleine activité…

Les étapes de fabrication

  • Créer le schéma de la carte électronique

Créer le schéma de la carte électronique

La première phase consiste à déterminer le plan du circuit électronique autrement dit définir la fonction pour en déduire les besoins à implémenter sur cette carte. Cette étape est principalement numérique via l’utilisation de logiciels de conception assistée par ordinateur qui vont jusqu’à simuler le fonctionnement de la carte et les interactions des composants.

L’électronicien va par la suite déterminer les composants à intégrer. Ils peuvent être passifs comme des résistances et des condensateurs ou actifs comme des transistors, des diodes ou des circuits intégrés : aussi appelés “puces électroniques”, ils reproduisent, une ou plusieurs, fonction(s) électronique(s) plus ou moins complexe(s), intégrant souvent plusieurs types de composants électroniques de base dans un volume réduit comme une petite plaque, rendant le circuit facile à mettre en œuvre.

Ce choix est déterminé par les contraintes électrique et physique des composants des fonctions à réaliser et de leur environnement comme, la chaleur générée, l’espace disponible ainsi que les résistances. Ce travail de sélection est une étape fondamentale où il faut analyser et comprendre l’utilisation du bon composant parmi des millions de possibilité.

PCB - IOT City

À l’issu de cette opération, un second travail de CAO sert à transformer le schéma en circuit imprimé par une opération que l’on appelle routage. De nombreuses contraintes sont à prendre en compte de façon à réaliser un circuit industrialisable et répondant à toutes les normes en vigueur.

  • Le travail préparatoire

En amont de la fabrication, un travail d’anticipation et de logistique important est à réaliser, que ce soit concernant les conditionnements des composants, leur prix, leur référence précise, leur provenance, les délais…

La gestion des stocks peut poser problème, ainsi “nous avions besoin de 150 pièces et n’en n’avons reçu que 50… Il a fallu en urgence, trouver d’autres pièces au Canada, au bon prix au bon moment !” Au risque de bloquer la production.

  • La fabrication du circuit

Le circuit va être gravé sur une plaque d’époxy via des pistes de cuivre pour en faire un circuit imprimé. Cette partie complexe est réservée à une industrie dédiée. En parallèle, l’approvisionnement des composants acheminés sur le lieu de fabrication.

Le procédé se divise en trois temps :

  • Le travail mécanique de la pâte à braser, grâce à un masque de sérigraphie, son dépôt aux bons endroits
  • Pose des composants manuellement (pour réaliser le prototype) ou mécaniquement (pour le travail en série) sur la carte électronique
  • Réalisation des soudures demandant une grande précision de température qui va faire fondre la la pâte à braser dans le cadre d’un environnement très contrôlé, grâce à deux procédés industriels présent à la cité : la refusion phase vapeur ou la refusion infrarouge.

A l’issue de cette troisième étape, la carte est assemblée mais l’électronique nécessite des opération de test et de configuration avant de sortir du circuit de fabrication. S’ensuit une opération de test.

Fabrication de cartes électronique à la Cité de l'Objet Connecté

Test et expérimentation

Il s’agit de vérifier si les composants ne sont pas mal posés et les soudures bien réalisées avec des équipements spécifiques. Des tests fonctionnels vont permettre de tester la carte et éventuellement de calibrer certains paramètres de la carte conformément aux besoins prédéterminés

Une fois la production terminée, la carte est dans la boîte ! La fourchette de temps et de coûts de réalisation peut varier à toutes les étapes ; quoi qu’il arrive le temps production varie entre deux et quatre jours.