Leuze, un expert dans la fabrication de composants électroniques

La production d'un circuit imprimé de la plus haute qualité, comportant jusqu'à 1 500 composants électroniques, exige beaucoup de savoir-faire. Ce savoir-faire se trouve à Unterstadion, en Allemagne, où est basé le siège de la société Leuze electronic assembly GmbH. Plus de 200 employés travaillent en trois équipes dans cette usine de plus de 3 000 mètres carrés. La « LEA », filiale du groupe Leuze electronic, existe depuis 1977. Il s'agit de l'un des cinq sites de production de Leuze dans le monde, spécialisé dans les services de fabrication électronique, c'est-à-dire la production de composants électroniques.

Un partenaire fiable

Depuis sa création en 1977, la société Leuze electronic assembly n'a cessé de se développer avec succès. En 2022, le chiffre d'affaires s'élevait à environ 64,5 millions d'euros ; la production a augmenté en moyenne de 17 % par an au cours des dix dernières années. Une réussite qui repose en partie sur une particularité du site, comme l'explique Georg Denkinger, directeur de la production : « Deux tiers de notre production sont destinés au groupe mondial Leuze et un tiers à des clients externes. Cette combinaison de production interne et de production en sous-traitance est tout à fait unique. De nombreux concurrents s'y essaient, mais n'y parviennent pas. » Selon M. Denkinger, cela nécessite un état d'esprit différent et des structures adaptées, y compris en ce qui concerne les logiciels utilisés. Et surtout, de la persévérance, car il faut un certain temps pour que certains investissements soient rentables. « Nous traitons les clients externes et internes de la même manière. C'est facile à dire en période de prospérité. Mais il faut aussi le démontrer dans les périodes difficiles, ce qui implique bien sûr de donner la priorité à une commande externe si le client a un problème. Cela n'est possible que si l'on est préparé à de telles situations », explique Georg Denkinger. C'est le cas de la société Leuze electronic assembly à Unterstadion, comme le montre un coup d'œil aux installations de production ultramodernes, qui comptent trois lignes de production.

Des millions de petites pièces

« L'assemblage d'un circuit imprimé est aussi complexe que la construction d'un smartphone moderne », explique Georg Denkinger. En 2022, Leuze electronic assembly a traité plus de 320 millions de SMD (surface-mounted devices). Il s'agit de petits composants électroniques qui sont soudés sur le circuit imprimé. À cela s'ajoutent quelque dix millions de THT (through-hole technology). Il s'agit de composants dont les fils traversent le circuit imprimé et sont soudés sur sa face arrière.

Précision requise

L'assemblage d’un circuit imprimé commence par la programmation. Leuze utilise ici une machine qui programme tous les types d'appareils. Chaque année, plus de 500 000 composants passent par cette étape. Un code Data Matrix, qui contient le numéro de pièce, le numéro de commande et le numéro de série, est ensuite gravé au laser sur le composant. L'avantage : s’il s'avère par la suite qu'un composant est défectueux, le code permet de tout retracer avec précision - par exemple, la date de fabrication de la pièce, les stations par lesquelles elle est passée et la manière dont elle a été testée. Une fois le code gravé au laser, le composant passe à la ligne SMD pour l'impression de la crème à braser : une matrice est alors appliquée sur la carte de circuit imprimé vide pour servir de modèle. La pâte à braser est introduite dans les cavités de la puce. « La pâte est comparable au fil de soudure d'autrefois ; elle relie les composants montés en surface au circuit imprimé », explique Georg Denkinger. La hauteur de la pâte est importante : elle est appliquée avec une grande précision, à un micromètre près. À titre de comparaison, un cheveu humain moyen a une épaisseur d'environ 50 à 80 micromètres. Une machine mesure le circuit imprimé à l'aide d'un scanner 3D pour déterminer si la pâte a été correctement appliquée partout.

Trois lignes qui peuvent être utilisées de manière flexible

Dans le processus suivant, des rouleaux pré-testés avec des composants standard entrent dans une assembleuse. Celui-ci retire les composants et les place dans les dépôts de crème à braser correspondants. Grâce au système « pick-by-light », la préparation des commandes est conçue pour être efficace et exempte d'erreurs : des signaux lumineux indiquent à l'employé responsable l'endroit exact où le rouleau doit être placé ensuite, ce qui fait l'objet d'un accusé de réception. Un autre avantage de l'assemblage de circuits imprimés chez Leuze : les trois lignes peuvent traiter tous les types de composants, des plus petits aux plus grands. Le tout est piloté par un ordinateur central de ligne d'ASYS. Passons maintenant au four dont la température correcte est essentielle pour que la pâte fonde. Le profilage de l'évolution de la température est effectué conformément à la norme J-STD-020, et le brasage s'effectue sous une atmosphère gaz inerte.

La qualité en point de mire

L'inspection optique de la carte de circuit imprimé est réalisée avec un système d'inspection optique automatisé (AOI-3D) de KohYoung. Pour ce faire, un laser projette un motif en damier sur la carte de circuit imprimé, ce qui facilite la mesure de la surface. En outre, la machine utilise le traitement d'images pour inspecter les composants, avec une précision absolue, comme le souligne Georg Denkinger : « Rien ne peut échapper au système. Qu'il manque un composant électronique, qu'il n'ait pas été correctement soudé ou que l'alignement et la hauteur ne soient pas corrects - ces erreurs et bien d'autres possibles sont détectées de manière fiable - la plaque est ensuite éjectée et retravaillée. » Il faut au maximum 17 secondes pour inspecter une carte de circuit imprimé de cette manière. Avec plusieurs centaines de composants extrêmement petits, c'est un véritable exploit. Pour le directeur de la production, l'AOI-3D est une étape importante pour l'assurance qualité : « Nous utilisons le processus AOI depuis 2007 déjà. En 2019, nous sommes passés à la version 3D. Cela nous donne une longueur d'avance sur de nombreux concurrents. » Les clients de Leuze electronic assembly en profitent grâce à la sécurité de fonctionnement maximale des assemblages électroniques fabriqués à Unterstadion.

Des circuits imprimés même pour les environnements difficiles

Lors de l'étape suivante, une machine place des membranes sur les capteurs prévus - avec une précision d'environ 15 micromètres. Ceux-ci reçoivent ainsi un seuil de commutation clair entre l'obscurité et la lumière. Chaque année, entre 600 000 et 700 000 diaphragmes sont posés ici. Vient ensuite le test de la sonde mobile : une sonde comportant jusqu'à huit aiguilles se déplace au-dessus de la carte de circuit imprimé. Les aiguilles entrent en contact avec les composants électroniques et testent leur fonctionnement. Il en va de même pour la face inférieure. En outre, un système de test sur lit d'aiguilles avec plus de 1 500 aiguilles est disponible - pour le cas où l'assemblage serait fabriqué en plus grandes quantités. Enfin, si le client le souhaite, Leuze electronic assembly applique une couche de protection sur les circuits imprimés. « Un revêtement est utile, entre autres, dans les environnements où il peut y avoir de la condensation », explique Georg Denkinger. « Nous produisons des cartes de circuits imprimés pour les grands camions miniers et les châteaux de neige, par exemple. Ceux-ci doivent fonctionner de manière fiable, même dans des conditions difficiles. » Les circuits imprimés sont alors presque terminés, ils sont maintenant découpés automatiquement à l'aide d'une fraiseuse ou d'un laser. Si le client souhaite des modules complets, les employés d'Unterstadion installent les circuits imprimés dans des boîtiers et montent des composants supplémentaires. La programmation, le paramétrage et les tests de fonctionnement au niveau du module complètent le processus. De tels modules sont créés pour des appareils destinés à l'analyse du sang, par exemple.

Une demande importante

Grâce à sa grande expertise en matière de production de composants électroniques et à ses normes de qualité élevées, Leuze electronic assembly est un partenaire fiable pour ses clients. 99,7 % des composants électroniques produits à Unterstadion sont exempts d'erreurs dès le premier cycle de production. Avec des employés formés dans l'usine, des machines ultramodernes et des brevets sur des systèmes développés en interne, LEA a posé les jalons d'un avenir couronné de succès : « Nous aimerions poursuivre notre croissance et porter la part de la fabrication en sous-traitance à environ 50 %. Il y a un grand potentiel pour cela. Nous enregistrons un grand nombre de demandes de clients », conclut Georg Denkinger. Les perspectives sont donc bonnes pour les spécialistes des circuits imprimés d'Unterstadion.

A propos de Leuze electronic : Plus de 50 ans d\'expérience ont fait de Leuze electronic l\'expert des solutions de détection innovantes et efficaces pour l\'automatisation industrielle. Ses points forts se situent dans l\'intralogistique et l\'industrie de l\'emballage, les machines-outils et l\'industrie automobile, ainsi que dans l\'automatisation de laboratoire. La gamme comprend des capteurs mesurants et à commutation, des systèmes d\'identification, des solutions pour le traitement de l\'image et la transmission des données, ainsi que des composants et des systèmes pour la sécurité au travail. Spécialisée dans la détection optique, la société Leuze electronic a été fondée en 1963 à Owen/Teck dans le sud de l\'Allemagne, où elle a encore son siège aujourd\'hui. Grâce à son réseau international important de distribution et de prestations, à sa compétence et à son service après-vente fiable, Leuze electronic est à la disposition de ses clients partout dans le monde. Plus de 1200 sensor people répartis sur 22 sites participent au développement, à la production, à la distribution et à la maintenance et sont assistés par plus de 40 partenaires de vente à travers le monde. Tous travaillent au quotidien en coopération à la promesse faite aux clients de leur offrir un Smart Sensor Business : penser simple, partager ses expériences, proposer la proximité et construire l\'avenir : www.smart-sensor-business.com