Méthodes de brasage des boîtiers de puces PCB et procédés

Le brasage est un élément essentiel de l'emballage d'une puce de circuit imprimé. Les processus de brasage font appel à une combinaison de techniques, notamment l'IR focalisé, la convection et l'IR non focalisé. Chaque méthode implique un chauffage progressif de l'emballage, suivi d'un refroidissement de l'ensemble.

Procédé de soudure

Le brasage est le processus qui consiste à assembler des billes de soudure et d'autres matériaux de soudure aux boîtiers de puces de PCB. Ce processus est réalisé à l'aide de deux types de méthodes. La méthode de convection et le processus de refusion. Le premier type implique un processus de chauffage à l'aide d'un flux qui forme un liquide. Dans les deux cas, la température maximale est contrôlée. Toutefois, le processus de refusion doit être exécuté avec suffisamment de précautions pour éviter la formation de joints de soudure fragiles.

En fonction des composants utilisés dans le circuit imprimé, le processus de brasage peut être doux ou dur. Le type de fer à souder utilisé doit être adapté au type de composants. Le processus doit être réalisé par un fournisseur de services d'assemblage et de fabrication de PCB qui a une grande expérience des PCB et connaît la manière exacte de mettre en œuvre chaque processus.

Dimensions des pastilles de soudure

Les dimensions des pastilles de soudure sur un boîtier de circuit imprimé sont essentielles pour garantir l'optimisation des performances du composant. C'est particulièrement vrai dans le domaine des hautes fréquences, où les techniques de placement et de brasage des composants peuvent ne pas être aussi précises qu'il le faudrait. La norme IPC-SM-782 est un document de référence précieux pour optimiser le placement et le brasage des composants. Toutefois, le respect aveugle des exigences du document peut entraîner des performances sous-optimales à haute fréquence ou des problèmes de haute tension. Afin d'éviter ces problèmes, PCBA123 recommande d'utiliser des patins de soudure de petite taille et sur une seule rangée.

Outre la taille des pastilles, d'autres facteurs tels que l'emplacement et l'alignement des composants sont également importants. L'utilisation de pastilles de taille incorrecte peut entraîner des problèmes électriques et limiter les possibilités de fabrication de la carte. Il est donc important de respecter les tailles et formes de pastilles recommandées par l'industrie.

Fluxing

Le fluxage est un élément important du processus de brasage. Il élimine les impuretés métalliques et les oxydes de la surface de brasage afin de présenter une surface propre pour des joints de brasage de haute intégrité. Les résidus de flux sont éliminés lors d'une dernière étape de nettoyage, qui dépend du type de flux utilisé.

Il existe de nombreux flux différents utilisés pour le processus de brasage. Ils vont de la résine à la colophane. Chacun d'entre eux a une fonction différente et est classé en fonction de son niveau d'activité. Le niveau d'activité de la solution de flux est généralement indiqué comme suit : L (faible activité ou sans halogénure), M (activité moyenne, 0 à 2% d'halogénure) ou H (activité élevée, jusqu'à 3% d'halogénure).

L'un des défauts les plus courants est la présence de billes de soudure au milieu de la puce. Une solution courante à ce problème consiste à modifier la conception du pochoir. D'autres méthodes consistent à utiliser de l'azote pendant le processus de brasage. Cela empêche la soudure de se vaporiser, ce qui permet à la pâte de former une liaison supérieure. Enfin, une étape de lavage permet d'éliminer les grains et les résidus chimiques de la carte.

L'inspection

Il existe différents types d'outils d'essai qui peuvent être utilisés pour inspecter les boîtiers de circuits imprimés. Certains d'entre eux incluent les tests en circuit, qui utilisent des sondes connectées à différents points de test sur le circuit imprimé. Ces sondes peuvent détecter une mauvaise soudure ou des défaillances de composants. Elles peuvent également mesurer les niveaux de tension et la résistance.

Une mauvaise soudure peut entraîner des problèmes au niveau des circuits de la carte de circuit imprimé. Les circuits ouverts se produisent lorsque la soudure n'atteint pas correctement les pastilles ou lorsque la soudure remonte à la surface du composant. Dans ce cas, les connexions ne sont pas complètes et les composants ne fonctionnent pas correctement. Souvent, ce problème peut être évité en nettoyant soigneusement les trous et en veillant à ce que la soudure en fusion recouvre uniformément les fils. Dans le cas contraire, une couverture excessive ou incomplète de la soudure peut entraîner le mouillage des fils ou l'absence de mouillage. Pour éviter la formation de rosée, il convient d'utiliser une soudure de haute qualité et un équipement d'assemblage de qualité.

L'inspection optique automatisée (AOI) est un autre moyen courant de détecter les défauts sur les circuits imprimés. Cette technologie utilise des caméras pour prendre des photos HD du circuit imprimé. Elle compare ensuite ces images avec des paramètres préprogrammés afin d'identifier l'état des défauts des composants. Si un défaut est détecté, la machine le marque en conséquence. L'équipement AOI est généralement convivial, avec des opérations et une programmation simples. Cependant, l'AOI peut ne pas être utile pour les inspections structurelles ou pour les circuits imprimés comportant un grand nombre de composants.

Rectification

Les processus de brasage utilisés dans la fabrication de produits électroniques doivent respecter certaines normes et lignes directrices. En général, un masque de soudure doit avoir une épaisseur d'au moins 75% pour garantir la fiabilité des joints de soudure. Les pâtes à braser doivent être appliquées directement sur les circuits imprimés, et non par sérigraphie. Il est préférable d'utiliser un pochoir et un gabarit adaptés à un type de boîtier particulier. Ces pochoirs utilisent une raclette métallique pour appliquer la pâte à braser sur la surface du boîtier.

L'utilisation d'un procédé de brasage à la vague au lieu de la méthode traditionnelle de pulvérisation de flux présente plusieurs avantages. Le procédé de soudure à la vague utilise un procédé mécanique de soudure à la vague pour faire adhérer les pièces aux circuits imprimés avec une grande stabilité. Cette méthode est plus coûteuse, mais elle permet de fixer les composants électroniques de manière sûre et fiable.