Les circuits imprimés (PCB) sont aujourd’hui l’épine dorsale des produits électroniques, fournissant la plateforme nécessaire pour monter et connecter ensemble les composants électroniques. Avec la demande croissante pour des appareils plus petits et plus sophistiqués vient le besoin de conceptions et d’assemblages de PCB plus complexes. Cette complexité, cependant, s’accompagne probablement de certains défauts potentiels qui peuvent compromettre les performances et la fiabilité du produit final. Il est nécessaire de connaître ces défauts courants et de prendre des mesures préventives afin d’obtenir des résultats de haute qualité dans les assemblages de PCB.
Défauts courants d’assemblage de circuits imprimés
Ponts de soudure / courts-circuits
Le pontage de soudure désigne la création de connexions indésirables entre des éléments conducteurs tels que des broches, des pastilles ou des pistes, due à un excès de soudure. Ces courts-circuits peuvent entraîner un dysfonctionnement du circuit et endommager les composants.
Prévention :Appliquez un espacement adéquat entre les pastilles de soudure et appliquez correctement les vernis épargne. Des contrôles de conception pour la fabricabilité (DFM) sont nécessaires afin de garantir que les tracés présentent des espacements corrects pour minimiser les risques de pontage.
Soudure insuffisante
Ce défaut forme des joints de soudure faibles ou incomplets, ce qui peut entraîner des connexions électriques peu fiables et un fonctionnement potentiellement intermittent.
Prévention :Calibrez les imprimantes à pochoir pour obtenir un dépôt de pâte à braser approprié. Un bon entretien des pochoirs et le respect de procédés d’impression adéquats sont essentiels pour prévenir ce défaut.
Billage de soudure
Les billes de soudure sont de petits dépôts de soudure indésirables qui apparaissent lors du brasage par refusion. Elles peuvent provoquer des courts-circuits si elles se trouvent dans des zones critiques.
Prévention :Les profils de refusion doivent être optimisés de manière à ce que la pâte à braser fonde complètement et s’écoule correctement. Des pochoirs propres et une répartition équilibrée du cuivre réduisent les contraintes thermiques produisant la formation de billes de soudure.
Tombstoning
Ce défaut se produit lorsqu’un composant, par exemple un condensateur céramique ou une résistance, se retrouve posé sur ses connexions en position verticale pendant le refusionnage en raison d’une refusion de soudure déséquilibrée, entraînant ainsi un circuit ouvert.
Prévention :Offrez un profil thermique symétrique et utilisez des broches avec des surfaces planes et coplanaires. Les techniques de placement correct des composants réduisent également les contraintes et le risque de soulèvement en « tombstone ».
Pastilles manquantes ou décollées
Les pastilles peuvent être déplacées lors de l’assemblage en raison d’un stress thermique ou mécanique trop important, rendant les pièces inutilisables.
Prévention :Utilisez des stratifiés de haute qualité et contrôlez thermostatiquement les profils lors du refusionnage afin d’éviter un stress mécanique ou thermique excessif.
Désalignement des composants
Les pièces sont mal placées ou pliées depuis leur installation, ce qui entraîne une défaillance des joints de soudure ou un circuit ouvert.
Prévention :Assurez la précision des machines de placement et appliquez l’inspection optique automatisée (AOI) pour un positionnement précis des composants.
Soudures froides
Les soudures froides sont des joints rigides formés à la suite d’un chauffage inadéquat ou d’un manque de circulation de la soudure, ce qui entraîne des joints fragiles.
Prévention :Effectuer des opérations thermiques contrôlées en veillant à ce que la température et la durée soient optimales pour les exigences des composants et de la brasure. Utiliser un flux de bonne qualité et s’assurer de sa validité avant utilisation.
Problèmes de soudure BGA
Les composants à matrice de billes (BGA, Ball Grid Array) sont particulièrement sujets à des problèmes de soudure, notamment des défauts de billes de soudure et des contacts ouverts, car leurs joints de soudure sont cachés.
Prévention :EmployerInspection par rayons Xafin de garantir une soudabilité et une connectivité complètes des composants BGA. Cet instrument joue un rôle clé dans l’identification des défauts cachés qui ne sont pas facilement détectables.
Inversion de polarité du composant
Des erreurs d’installation de composants peuvent entraîner l’insertion de ceux-ci dans une mauvaise position, ce qui peut les détruire en raison de connexions de tension inversée.
Prévention :Utilisez des instructions d’assemblage correctes et des marquages de polarité sur les composants et les circuits imprimés afin de garantir un positionnement et une orientation précis.
Pâte à braser excessive
Une utilisation excessive de pâte à braser peut entraîner des courts-circuits de soudure et d'autres défauts associés.
Prévention :Concevez correctement les ouvertures du pochoir et contrôlez le dépôt de pâte en fonction des besoins des composants, en particulier pour les composants à pas fin.
Composants déformés ou tordus
Les composants peuvent se déformer ou se voiler pendant la refusion, ce qui affecte leur positionnement et l’intégrité des joints de soudure.
Prévention :Optimisez l’empilement des couches de la carte et équilibrez la répartition des composants afin d’obtenir un profil thermique symétrique. Cette approche minimise les contraintes localisées qui induisent le gauchissement.
Atténuer les risques de déformation
La déformation constitue un risque important pour les performances et la fiabilité des circuits imprimés (PCB). Afin d’atténuer ces risques, les concepteurs de PCB jouent un rôle important en intégrant des caractéristiques de conception qui évitent le potentiel de déformation :
Emplacement et Empreinte des ComposantsSélectionnez les emplacements et les orientations des composants de manière à répartir les contraintes aussi uniformément que possible. Utilisez des broches plates ou coplanaires et réalisez des implantations de carte symétriques pour éviter les concentrations de contraintes. De plus, pour les composants lourds ou de grande hauteur, utilisez des méthodes de fixation mécanique telles que des vis ou des entretoises afin d’empêcher tout mouvement pendant la refusion.
Empilement de cartesMaintenir l’équilibre du poids de cuivre et les épaisseurs diélectriques dans leEmpilement de PCBet sélectionner des matériaux à faible coefficient de dilatation thermique. Cela minimisera le gauchissement dû à une dilatation thermique non uniforme.
Aspects thermiques :Placez les dispositifs générant de la chaleur aussi uniformément que possible sur la carte et utilisez des techniques de gestion thermique telles que des dissipateurs thermiques, des vias ou des plans de cuivre spéciaux pour répartir la chaleur de manière homogène. Placez les sources de chaleur denses loin du centre du PCB afin d’éviter une répartition inégale de la chaleur.
Avec la complexité croissante deConception et assemblage de circuits impriméset ses taux d’échec inévitablement élevés, la compréhension et l’évitement des défauts courants deviennent l’étape suivante de ce processus. Le pontage de soudure, le manque de soudure, l’effet « tombstone » et le mauvais positionnement des composants, entre autres, peuvent affecter la fonctionnalité et la fiabilité des circuits imprimés. Grâce à des mesures préventives spécifiques telles qu’une application correcte du vernis épargne, un placement adéquat des composants et une gestion thermique appropriée, les fabricants peuvent réduire ces défauts dans une large mesure. En adoptant les bonnes mesures, nous pouvons obtenir avec succès des assemblages de meilleure qualité qui améliorent les performances et la durée de vie des dispositifs électroniques.
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Ressources utiles
•Comparaison de la fiabilité entre les joints de soudure au plomb et sans plomb
•Mesures efficaces pour le contrôle de la qualité des joints de soudure à billes (BGA)
•Comparaison entre la soudure à la vague et la refusion
•Comparaison entre la procédure de fabrication de brasage au plomb et celle de brasage sans plomb dans les PCBA
