Tout sur le processus de soudage par refusion des assemblages SMT

Le soudage est une méthode généralement de nature thermique (c'est-à-dire qu'elle utilise la chaleur à des températures beaucoup plus élevées que celles de l'environnement), au moyen de laquelle deux ou plusieurs composants peuvent être assemblés mécaniquement et, dans le cas des domaines liés à l'électronique, la connexion électrique des composants électroniques. Cette soudure doit donc fournir une union de conduction électrique, c'est-à-dire une union de caractéristiques électromécaniques qui permettra aux composants d'être fixés ensemble à une structure de châssis ou à une carte de circuit imprimé et, en même temps, d'être connectés électriquement aux bornes de cette carte ou de ces tampons, selon le cas, dans un système d'alimentation électrique. four de refusion l'union est généralement constituée de bornes ou de fils et, dans le cas des cartes de circuits imprimés, de pastilles.

Il existe de nombreuses méthodes de soudure (soudure à la vague(soudure par refusion, soudure manuelle, etc.)Certaines techniques sont utilisées dans le domaine industriel, d'autres dans l'environnement des amateurs et des bricoleurs, et d'autres encore sont utilisées dans les deux domaines. Dans cet article, nous ferons référence à soudure par refusionLa soudure par refusion est un type de soudure qui est principalement utilisé dans le domaine industriel, bien qu'il existe aujourd'hui quelques petits appareils de soudure par refusion qui peuvent être achetés par l'amateur et utilisés dans le petit atelier de l'amateur d'électronique.

Vous trouverez ci-dessous la vidéo détaillée du PCBA dans le four de refusion !

Comment souder par refusion

Système de soudure par refusion est un processus qui consiste à appliquer une couche de pâte à braser sur les plages d'un circuit imprimé (PCB), puis à placer les composants montés en surface (SMD) aux endroits prévus à cet effet. Le circuit imprimé est ensuite soumis à un chauffage contrôlé dans un four, qui fait fondre et solidifie la soudure, créant ainsi des connexions électriques et mécaniques entre les composants et le circuit imprimé.

Examinons le processus plus en détail afin de mieux comprendre le fonctionnement de la soudure par refusion.

Montage SMT dans la fabrication des PCBA nécessite la présence de plages exposées où les composants électroniques seront soudés. Ces plages sont laissées libres par la couche StopMask pour permettre l'application de la soudure.

La pâte à braser utilisée pour le brasage par refusion est un mélange de métal d'apport (généralement des alliages comme l'argent, l'étain, le plomb, etc.) sous forme de petites sphères. ) sous forme de petites sphères. Elle est combinée à des pâtes de solvant et à des agents de flux, qui facilitent l'adhésion des composants et maintiennent les sphères de soudure en suspension dans la pâte. La pâte à souder ressemble généralement à du dentifrice par sa texture et a la couleur caractéristique des soudures électroniques.

Pour appliquer la pâte à braser sur les pastilles, un Pochoir pour circuits imprimés est utilisé comme gabarit. Le pochoir, généralement en métal fin, comporte des perforations qui s'alignent sur les pastilles du circuit imprimé. Le motif de ces perforations est dérivé de la couche StopMask des fichiers Gerber générés au cours de la phase de conception du circuit imprimé.

Chaque plot du circuit imprimé est ensuite recouvert d'une petite quantité de pâte à braser, où chaque plot de la carte de circuit imprimé est recouvert d'une petite quantité de pâte à braser. Composant SMD sera placé.

L'étape suivante consiste à placer avec précision les composants électroniques sur le circuit imprimé, en veillant à ce que chaque borne du composant s'aligne sur la pastille correspondante du circuit imprimé. Cette tâche est généralement réalisée à l'aide d'une machine "pick and place", un dispositif automatisé qui positionne chaque composant avec précision.

Pour les plus petits Prototypage de PCBA ou avec un nombre limité de composants SMD, ce processus peut également être réalisé manuellement. Dans ce cas, des pinces sont utilisées pour placer chaque composant sur les pastilles correspondantes. La texture crémeuse de la pâte à braser facilite la rétention des composants grâce à la tension de surface.

Une fois les composants en place, le circuit imprimé est transféré vers une machine de refusion où a lieu le processus de soudure.

Le processus de chauffage dans le four de refusion se déroule en plusieurs étapes. L'application de la chaleur et le contrôle précis de la température au fil du temps sont des facteurs essentiels pour garantir une bonne adhésion des composants, obtenir des joints de soudure de haute qualité et éviter d'endommager les circuits internes des composants.

Ce processus de chauffage nécessite un contrôle méticuleux de la température afin d'atteindre les températures nécessaires pour obtenir des connexions de soudure solides et cohérentes, tout en évitant une chaleur excessive qui pourrait potentiellement endommager les matériaux semi-conducteurs des composants.

En tant que Entreprise de PCBAFS PCBA comprend l'importance d'utiliser des techniques précises de soudure par refusion pour garantir des assemblages électroniques fiables et de haute qualité. Notre équipe expérimentée utilise des équipements de pointe et suit les meilleures pratiques de l'industrie afin de fournir des résultats exceptionnels pour vos projets.

Les quatre procédés de brasage par refusion

Rampe de mise à l'eau

La première phase de chauffage pour le brasage par refusion est appelée "Ramp to soak" et consiste à augmenter progressivement la température de la carte PCBA de façon à ce que la température augmente en toute sécurité, cela permet à tous les composants et à l'ensemble de l'assemblage d'atteindre une température sûre, homogène et constante, également pendant cette phase les solvants volatiles de la pâte à braser sont dissous en évitant qu'il y ait des résidus à l'intérieur de celle-ci, la mission de ces liquides qui mettent en suspension la brasure ; c'est-à-dire qu'ils la rendent pâteuse, est de faciliter l'union de celle-ci avec les composants, néanmoins si des résidus sont laissés à l'intérieur de la soudure avec le temps ceux-ci peuvent affecter la qualité de l'adhésion électronique pour cette raison il est important qu'ils s'évaporent pendant le processus de soudure et cela commence pendant l'étape de la zone de préchauffage.

Zone de trempage thermique

L'étape suivante est appelée zone de trempage thermique et consiste à exposer l'assemblage à une température constante et pour une durée de 1 à 2 minutes, permettant de compléter l'élimination des volatiles de la pâte à braser par évaporation, ce qui activera les flux tels que Flux de PCBSi la température est trop élevée, les composants commencent à adhérer aux plages du circuit imprimé et permettent une adhésion sans oxyde dans un environnement de flux évaporés. Une température trop élevée dans ce processus peut provoquer des éclaboussures ou la formation de grumeaux, ainsi que l'oxydation de la pâte à braser, ce qui affecte le collage et la terminaison de la brasure. Les flux peuvent ne pas être complètement activés si la température est trop basse.

Dans la zone de trempage, l'équilibre thermique est recherché dans l'ensemble de l'assemblage ; la température de soudure doit être homogène avant que l'assemblage puisse être transféré dans la zone de refusion suivante. Le profil de la zone de trempage peut réduire les différences de température entre les différents composants ou entre les différentes zones du circuit imprimé, en particulier si le circuit imprimé est très grand. Le profil de trempage est également recommandé pour réduire les problèmes de soudure sur les composants avec des réseaux, tels que les composants avec des bornes BGA.

Zone de reflux

La troisième zone est la zone de refusion, également appelée "temps au-dessus de la refusion" ou température TAL au-dessus du niveau du liquide. C'est à cette température que la température maximale est atteinte. Il est important que la température maximale soit maintenue sous contrôle pour que le processus soit couronné de succès. Elle se situe généralement entre 20 et 40 degrés au-dessus de la température de fusion de la soudure (qui est la température à laquelle la soudure passe à l'état liquide).

Comme les composants semi-conducteurs (transistors, circuits intégrés, mosfets) et les composants électroniques discrets (résistances, condensateurs, bobines, inductances) ont des températures de tolérance de soudure différentes, la température maximale atteinte dans la zone de refusion doit être inférieure à celle du composant le plus sensible aux dommages thermiques. Une bonne règle empirique consiste à soustraire 5 degrés à la température maximale que le composant le plus fragile peut supporter ; ou à la température la plus basse spécifiée dans la fiche technique comme température maximale pendant le processus de refusion, il est important de surveiller étroitement l'ensemble de la procédure et de ne jamais dépasser cette limite. Des températures élevées supérieures à 260℃ peuvent endommager les éléments internes des composants montés en surface et générer la croissance d'oxydes intermétalliques qui affectent les performances des semi-conducteurs, d'autre part, si la température n'est pas assez élevée, elle peut empêcher la pâte de fondre en douceur.

Dans cette zone, la température est supérieure au point liquide, le flux réduit la tension superficielle et provoque la séparation des composants de la soudure, ce qui permet aux sphères de poudre métallique de s'unir et d'évaporer complètement le reste du flux.

La température et la durée ne doivent en aucun cas dépasser les spécifications du fabricant de la soudure, car si elles sont trop élevées, elles peuvent consommer prématurément tout le flux, générant une soudure sèche qui donnera une mauvaise formation, faisant apparaître des joints de soudure cassés à l'intérieur de la soudure et un séchage de la soudure, des bulles d'air à l'intérieur et de la rouille.

Une relation température/temps mal calculée peut entraîner une réduction de l'efficacité du flux, dont le rôle est de nettoyer la soudure des impuretés, et se traduire par un mauvais mouillage, une élimination inadéquate du solvant et du flux de la soudure, ce qui conduit à des joints de soudure défectueux.

Il est recommandé que la période de refusion soit aussi courte que possible, mais la plupart des pâtes à braser spécifient que cette période doit être d'au moins 30 secondes, bien qu'aucune raison ne semble expliquer cette durée particulière. Une possibilité est qu'à certains endroits du circuit imprimé, la température n'est pas atteinte avec le profil tel qu'il a été programmé, alors le fait de fixer une durée de 30 secondes réduit les risques que certaines zones ne parviennent pas à fondre en raison d'un manque de température. Étant donné qu'il est assez difficile d'obtenir une température homogène sur le PCBA, un temps de refusion minimum réduira les changements de température à l'intérieur du four.

La température de refusion ne doit pas être maintenue au-dessus de 60 secondes, car ce temps est excessif pour de nombreux composants électroniques.

D'autre part, un temps de refusion trop court ou une température trop basse peuvent piéger les solvants et les flux à l'intérieur, ce qui crée des joints froids ou non corrects en raison des petits vides (bulles) qui peuvent apparaître à l'intérieur de la soudure. Toute petite erreur commise dans le four de refusion SMT peut entraîner les conséquences suivantes Assemblage de PCB des erreurs, ce qui entraîne problèmes courants liés aux PCB.

Zone de refroidissement

La zone de refroidissement permet de réduire progressivement la température de la carte pendant le processus de soudure pour leur permettre de se solidifier correctement, ce qui réduit la formation excessive d'inter-métal par choc thermique des composants, c'est-à-dire par un changement trop rapide de température, un dommage qui est observé à l'intérieur des composants.

Les températures dans la zone de refroidissement varient de 30 à 100 degrés, la vitesse de refroidissement rapide générant une structure à grain fin plus saine sur le plan mécanique. La vitesse d'accélération est souvent ignorée ou ne fait pas l'objet d'une surveillance stricte, ce qui rend peut-être la vitesse de rampe moins critique. La pente maximale admissible pour tout composant doit être appliquée que le composant soit en train de chauffer ou de refroidir, une vitesse de refroidissement de 4℃ par seconde est suggérée. Ce paramètre doit être pris en compte pendant Processus d'assemblage des PCBLes produits de l'Union européenne sont des produits de haute qualité, en particulier pour les pièces critiques destinées aux applications aérospatiales et militaires.

FAQ sur le soudage par refusion

Le soudage à la vague et le soudage par refusion sont tous deux des processus cruciaux dans l'assemblage des circuits imprimés, car ils permettent d'établir des connexions entre les circuits imprimés et les composants.

Le brasage par refusion est couramment utilisé dans les scénarios impliquant des composants CMS en raison de la densité de leurs broches et de leur grande sensibilité aux variations de température.

D'autre part, le brasage à la vague est généralement utilisé pour Composants DIPqui possèdent des broches plus grandes. Dans ce processus, la carte de circuit imprimé est passée au-dessus d'une vague de soudure en fusion, ce qui permet à la soudure liquide de couvrir toute la surface de la pastille. Grâce au principe de tension superficielle, la brasure en fusion forme des joints de soudure avec les broches du composant, assurant ainsi une connexion robuste et fiable.

L'un des facteurs clés dans la sélection d'un partenaire pour la fabrication de PCBA est l'attention portée à l'équipement de production utilisé. En ce qui concerne l'équipement de soudage par refusion, la capacité de contrôle de la température de chaque zone de température joue un rôle crucial dans la garantie d'une qualité de soudage supérieure. Les fabricants, tels que FS Technology, privilégient l'utilisation d'équipements de soudure à la vague avancés dans la zone de température 10, qui offre une commodité et une précision accrues.

En investissant dans des équipements dotés d'un contrôle indépendant de la température dans chaque zone, les fabricants peuvent obtenir des profils thermiques optimaux et réguler précisément la température tout au long du processus de brasage. Ce niveau de contrôle contribue à améliorer la qualité du brasage, ce qui accroît la fiabilité et les performances du circuit imprimé assemblé.