Problèmes courants et solutions dans les processus de brasage des circuits imprimés

Dans le monde de la fabrication électronique, la Assemblage de circuits imprimés (PCBA) est au cœur de la fiabilité des produits. Cependant, avec la réduction des composants à des tailles microscopiques et l'augmentation de la complexité des cartes, la réalisation d'un “joint de soudure parfait” à chaque fois constitue un défi de taille.

Pour les équipementiers européens et américains, la qualité n'est pas seulement un critère de mesure, c'est aussi une condition d'entrée sur le marché. Les défauts de soudure des PCBA peuvent entraîner des rappels coûteux, des pannes sur le terrain et des atteintes à la réputation de la marque. Ci-dessous, nous explorons les problèmes les plus fréquents en matière de soudure des PCBA. Brasage de circuits imprimés et les solutions techniques pour les atténuer.

1. Ponts de soudure

Le pontage de soudure se produit lorsque la soudure relie deux ou plusieurs plaquettes ou fils adjacents, créant ainsi un chemin électrique involontaire (un court-circuit).

Les causes profondes

• Design de pochoir : Dépôt excessif de pâte à braser en raison d'une épaisseur de pochoir ou d'une taille d'ouverture incorrectes.

• Précision du placement : Désalignement des composants au cours de la phase de prélèvement et de mise en place de la technologie de montage en surface (SMT).

• Profil de refusion : Une zone de trempage trop courte ou une température maximale atteinte trop rapidement.

Les solutions

• Réduction de l'ouverture : Réduire la taille de l'ouverture du pochoir de 5-10% par rapport à la taille du tampon afin d'éviter tout débordement de pâte.

• Inspection avancée : Utilisation Inspection optique automatisée (AOI) et Inspection de la pâte à braser (SPI) pour détecter les ponts avant que la carte n'entre dans le four de refusion.

• Masquage à pas fin : Veillez à ce qu'un masque de soudure de haute qualité soit appliqué entre les pastilles pour faire office de barrière physique.

2. Mise au tombeau

Le "Tombstoning" est un défaut courant dans les petits composants passifs (comme les résistances/condensateurs 0201 ou 0402) où une extrémité se soulève de la pastille, laissant le composant debout à la verticale comme une pierre tombale.

Les causes profondes

• Déséquilibre de mouillage : Une face du composant atteint la température de liquidité avant l'autre, ce qui crée un déséquilibre de tension superficielle.

• Distribution inégale de la chaleur : Les grands plans de cuivre reliés à une pastille peuvent agir comme un dissipateur de chaleur, ralentissant l'échauffement de ce joint spécifique.

Les solutions

• Soulagement thermique : Utiliser des traces de décharge thermique pour les plaquettes connectées à de grandes coulées de cuivre afin d'assurer un chauffage uniforme.

• Optimisation du profil : Prolongez le temps de “trempage” dans le profil de refusion pour permettre à l'ensemble de la carte d'atteindre une température constante avant que la soudure ne fonde.

• Azote Environnement : L'utilisation de l'azote ($N_2$) peut améliorer la cohérence du mouillage sur toutes les plaquettes.

3. Boule de soudure

Les billes de soudure sont de minuscules sphères de soudure qui se fixent sur le masque de soudure ou sur le corps des composants. Bien qu'elles ne provoquent pas de court-circuit immédiat, elles peuvent se détacher plus tard et provoquer des défaillances intermittentes.

Les causes profondes

• Contamination par l'humidité : L'humidité contenue dans la pâte à braser se dilate rapidement pendant la refusion, faisant éclater et dispersant les particules de brasure.

• Pression excessive : Une pression trop forte lors de la mise en place des composants peut faire sortir la pâte de la zone du tampon.

• Oxydation : Utilisation d'une pâte à braser périmée ou mal conservée.

Les solutions

• Protocoles de stockage stricts : Conservez la pâte à souder dans un environnement climatisé et laissez-la atteindre la température ambiante avant de l'ouvrir pour éviter la condensation.

• Pré-cuisson : Pour les planches qui ont été exposées à l'humidité, un cycle de précuisson (par ex, 120°C pendant 4 heures) peut éliminer l'humidité emprisonnée.

• Joint d'étanchéité optimisé : Veillez à ce que le pochoir soit parfaitement étanche (joint) par rapport au circuit imprimé lors de l'impression.