Problèmes courants et solutions liés au soudage par refusion

Le brasage par refusion est un processus critique en SMT (Surface Mount Technology) et sa qualité a un impact direct sur la fiabilité des composants électroniques. Voici les problèmes courants liés au brasage par refusion et leurs solutions, classés par défauts typiques :

1. Courts-circuits de soudure (pontage)

Symptômes : Des ponts de soudure se forment entre les joints de soudure adjacents, provoquant des courts-circuits.

Causes :

Ouvertures de pochoir trop grandes ou impression offset de pâte à souder

Précision de placement insuffisante (décalage des composants)

Courbe de température de refusion déraisonnable (préchauffage insuffisant ou température de pointe trop élevée)

Solutions :

Optimisation du processus : réduisez la taille de l'ouverture du pochoir (par exemple, réduisez la taille de l'ouverture de 5 à 10 %), ajustez la pression d'impression et l'angle de la raclette.

Calibrage de l'équipement : vérifiez la précision de la machine de placement (assurez-vous de ± 0,05 mm), utilisez le SPI (système d'inspection de la pâte à souder) pour surveiller la qualité d'impression.

Réglage de la température : prolongez le temps de préchauffage (90 à 120 secondes), réduisez la température maximale (pic typique de 235 à 245 °C), évitez un débit excessif de pâte à souder.

2. Boules de soudure

Symptôme : Petites billes de soudure éparpillées autour des joints de soudure.

Causes :

Montée en température trop rapide dans la zone de préchauffage, entraînant une évaporation insuffisante du solvant de la pâte à braser.

La pâte à souder a absorbé l'humidité ou est périmée.

Résidus de flux excessifs pendant la refusion.

Solutions :

Optimisation de la courbe : Contrôlez la vitesse de montée en température dans la zone de préchauffage à 1-3°C/seconde pour garantir une évaporation suffisante du solvant.

Gestion de la pâte à souder : Respecter strictement les conditions de stockage (réfrigération 2-10°C, réchauffer 4 heures avant utilisation) pour éviter d'utiliser de la pâte à souder périmée.

Réglage des paramètres : sélectionnez une pâte à souder sans nettoyage à faible résidu ou augmentez le temps de séjour (60 à 90 secondes) dans la zone de température constante (150 à 180 °C).

3. Joints de soudure à froid

Symptômes : Surface du joint de soudure rugueuse avec un mauvais mouillage.

Causes :

Température de pointe insuffisante ou temps de refusion trop court (par exemple, en dessous de la ligne de liquidus de soudure)

Oxydation des plaquettes ou des fils des composants

Activité de pâte à braser insuffisante

Solutions :

Vérification de la température : utilisez un thermomètre KIC pour confirmer la température maximale réelle (la soudure Sn-Ag-Cu nécessite ≥217°C).

Manutention des matériaux : Vérifiez la cote MSL des composants et des PCB ; cuire les matériaux affectés par l'humidité (125°C/24 heures).

Sélection de la pâte à souder : passez à une pâte à braser à haute activité (par exemple, avec une formulation de flux plus forte).

4. Effet pierre tombale

Symptômes : une extrémité du composant monté en surface se soulève du support.

Causes :

Différence de capacité thermique importante entre les deux extrémités des patins (par exemple, les patins au sol refroidissent plus rapidement)

Impression inégale de la pâte à souder provoquant des temps de fusion asynchrones aux deux extrémités

Solutions :

Conception des coussinets : conception de taille de coussinet symétrique, ajoutez des rainures d'isolation thermique aux coussinets de terre.

Optimisation de l'impression : ouvertures symétriques du pochoir pour garantir un volume de pâte à souder constant aux deux extrémités.

Ajustement de la température : réduisez la vitesse de rampe dans la zone de chauffage (par exemple, 2 °C/seconde) et prolongez le temps au-dessus de la ligne du liquidus (60 à 90 secondes).

5. Vides des joints de soudure

Symptôme : Des bulles ou des vides sont présents à l’intérieur du joint de soudure.

Causes :

Échappement obstrué des matières volatiles de la pâte à souder (par exemple, joints de soudure BGA)

Montée en température trop rapide lors de la refusion

Solutions :

Optimisation des courbes : Prolongez le temps de préchauffage et réduisez le taux de montée en température en dessous de 1,5°C/seconde.

Amélioration des matériaux : utilisez une pâte à souder à faible vide ou des feuilles de soudure préformées et adoptez le soudage par refusion sous vide pour les joints de soudure à haute densité.

Contrôle du processus : optimisez l'ouverture du pochoir (augmentez les canaux d'échappement) pour éviter l'effondrement de la pâte à souder.

6. Déplacement des composants

Symptôme : les composants changent de position pendant le processus de refusion.

Causes :

Vitesse du flux d'air du four de refusion trop élevée (>1,5 m/s)

Viscosité insuffisante de la pâte à braser ou effondrement

Solutions :

Ajustement de l'équipement : Réduisez la vitesse du flux d'air à l'intérieur du four et utilisez le mode flux laminaire.

Contrôle de la pâte à souder : sélectionnez une pâte à souder à haute viscosité (par exemple, type 4) pour garantir l'absence d'effondrement après l'impression.

Optimisation du placement : augmentez la pression de placement (pour les gros composants) ou utilisez la distribution par le bas pour la fixation.

7. Déformation des PCB

Symptôme : la flexion du PCB entraîne une mauvaise soudure.

Causes :

Faible valeur Tg du matériau PCB (par exemple, norme FR4 Tg = 130 ℃)

Montée et descente abruptes de la courbe de température

Solutions :

Mise à niveau matérielle : utilisez des cartes à Tg élevée (Tg≥170℃) ou des PCB flexibles.

Conception des fixations : ajoutez des fixations de support (par exemple, des pinces ou des supports) pour éviter toute déformation à haute température.

Optimisation des courbes : Réduire les taux de chauffage/refroidissement (ex : 3°C/s → 1,5°C/s).

Points clés de contrôle du processus

Surveillance en temps réel : utilisez SPI (inspection de la pâte à souder), AOI (inspection optique automatisée) et rayons X (inspection BGA) pour une surveillance complète du processus.

Entretien de l'équipement : nettoyez régulièrement les pistes du four de refusion, calibrez les thermocouples et assurez des courbes de température stables.

Examen DFM : participez à la phase de conception du PCB pour optimiser la disposition des plots, des pochoirs et des composants.

Analyse des données : évaluez la stabilité des processus à l'aide du CPK (Process Capability Index) et améliorez continuellement les taux de rendement.

En analysant systématiquement les causes profondes des problèmes et en mettant en œuvre des mesures ciblées, la qualité du brasage par refusion peut être considérablement améliorée et les taux de reprise réduits.