La technologie de montage en surface (SMT) constitue l’épine dorsale de l’électronique moderne, permettant une forte densité de composants et des formats plus compacts qui caractérisent les appareils actuels. Cependant, le processus de soudage en SMT est intrinsèquement complexe, car il dépend de l’interaction précise entre la conception, la science des matériaux et la dynamique thermique. Cette complexité expose le processus à plusieurs types de défauts qui peuvent gravement compromettre la qualité et la fiabilité à long terme des assemblages électroniques.
Une production à haut rendement et zéro défaut signifie tout pour eux. Cela implique d’être extrêmement méticuleux et proactif afin de garantir la maîtrise de l’ensemble de la chaîne, de la conception initiale jusqu’au contrôle final. L’article suivant traite des défauts SMT les plus importants, décrit la racine de leurs causes et explique quelques méthodes robustes et professionnelles pour assurer les meilleurs résultats de production.
Défauts et causes principaux du SMT
La majorité des problèmes en SMT proviennent d’incohérences dans le volume et l’emplacement despâte à braser.
Ponts de soudure (courts-circuits) :Il s’agit d’une connexion électrique involontaire entre des conducteurs adjacents, principalement due à un dépôt excessif de pâte à braser. D’autres causes incluent l’affaissement de la pâte ou un espacement insuffisant des pastilles dans la conception du circuit imprimé.
Effet de redressement (effet Manhattan) :Ce défaut se produit lorsqu’un petit composant à puce se dresse verticalement sur une extrémité en raison d’un déséquilibre des forces de la brasure en fusion. Cela résulte généralement d’un chauffage inégal des deux pastilles ou d’un volume de pâte à braser inégal.
Soudures insuffisantes / Joints ouverts :Cela conduit généralement à une connexion affaiblie ou à une absence totale de connexion. Cela est le plus souvent causé par un manque de volume de pâte à braser dû à des ouvertures de pochoir obstruées ou à une mauvaiseconception de pochoir. Une mauvaise coplanarité des broches du composant est un facteur contributif.
Billage de soudure et formation de perles de soudure :Il s’agit de petites particules de soudure rondes qui sont généralement créées par une contamination par l’humidité dans la pâte à braser, provoquant des projections lors de la phase de chauffage initiale, ou par un volume de pâte excessif entraînant la formation de billes de soudure le long du bord du composant.
Soudures froides :Ce type de défaut se caractérise par un aspect terne et granuleux. Il indique l’échec de la formation d’une liaison métallurgique correcte en raison d’une chaleur insuffisante pendant le processus de refusion ou de l’oxydation des pastilles et des broches des composants.
Vides dans les joints de soudure :Ce sont les poches d’air internes qui affaiblissent la liaison et réduisent les performances thermiques, généralement causées par l’emprisonnement de flux ou de composés volatils qui se dégazent pendant le processus de refusion.
Défaut HiP :La bille de soudure d’unComposant BGAse détache du « coussin » de pâte à braser du pad. C’est assez courant pour les composants BGA, en raison du gauchissement du composant ou du PCB, ou de l’oxydation des billes du composant.
Désalignement des composantsCe défaut se produit en raison d’un mauvais positionnement des composants sur leurs pastilles respectives. Le plus souvent, cela est dû à un manque de précision de la machine de pose automatique ou au déplacement des composants pendant le processus de refusion.
Stratégies pour l’évitement des défauts et le contrôle des processus
Une prévention efficace nécessite un contrôle strict du DFM, de la manutention des matériaux et du profil thermique.
Excellence en impression de pâte à braser (Contrôles d’impression)
Optimiser la conception du pochoir :Utilisez des systèmes d’inspection de pâte à braser immédiatement après l’impression pour vérifier le volume correct de pâte et son alignement.
Réglages de l’ouverture :Les ouvertures de pochoir pour les composants à pas fin sont réduites en taille afin d’éviter un dépôt excessif provoquant des pontages.
Environnement de contrôle :Stockez et manipulez la pâte à braser strictement conformément aux spécifications du fabricant, car l’une des principales causes de la formation de billes de soudure est l’absorption d’humidité.
Qualité du pochoir :Le pochoir doit présenter un rapport de surface d’au moins 0,66 afin d’assurer une bonne libération de la pâte et d’éviter la pénurie de soudure.
Conception de circuits imprimés et de composants (DFMSolutions)
Mettre en œuvre le délaissement thermiqueAppliquez de fins rayons reliant les pastilles aux grands plans de cuivre afin d’équilibrer la masse thermique et d’obtenir une fusion simultanée. Cela empêche l’effet de tombstoning.
Conception de coussinets symétriques :Les pastilles des composants doivent être de taille et de forme similaires afin d’assurer un équilibre lors du processus de refusion.
Barrières de vernis épargne :Utilisez des pastilles SMD (définies par le vernis épargne) pour les composants à pas fin ; assurez-vous que le vernis épargne crée des barrières physiques entre les pastilles afin d’éviter les ponts de soudure.
Vérifier la coplanarité des composantsVérifiez les composants entrants pour détecter des broches pliées ou un gauchissement ; une mauvaise coplanarité entraîne directement des soudures ouvertes.
Optimisation du brasage par refusion (contrôles thermiques)
Réglage du profil de refusion :L’utilisation d’une vitesse de montée en température progressive dans les zones de préchauffage et de trempe permet au flux de s’activer et aux volatils de s’échapper lentement, afin de minimiser à la fois les projections (formation de billes de soudure) et le choc thermique (effet « tombstoning »).
Atteindre un TAL adéquat :Assurez-vous que le profil de refusion offre un temps au-dessus de la température de liquidus (TAL) suffisant pour favoriser un bon mouillage et la formation d’une liaison métallurgique solide, évitant ainsi les soudures froides.
Azote :Pour les applications les plus critiques, l’utilisation d’une atmosphère d’azote dans le four de refusion minimise l’oxydation et améliore considérablement le mouillage tout en réduisant les vides et les défauts de type HiP.
Inspection et assurance qualité
AOI/Rayons X :UtiliserAOIaprès le refusion pour la détection des défauts externes, tels que les ponts et les désalignements, et l’utilisationInspection par rayons Xpour les joints non visibles pour la détection de vides et de défauts HiP au sein des BGA.
Étalonnage de l’équipement :Effectuez régulièrement l’étalonnage des équipements de pose et de dépose afin de garantir le centrage parfait des composants sur leurs pastilles, en corrigeant directement tout désalignement.
Une assemblage CMS de haute qualité et fiable peut être obtenu en intégrant des principes solides de DFM avec un contrôle de procédé précis à chaque étape – depuis la vérification du volume de pâte à braser via SPI jusqu’à l’optimisation du profil thermique de refusion pour un chauffage équilibré et un TAL optimal. Ce faisant, les fabricants, en s’attaquant systématiquement aux causes profondes des défauts les plus courants – pontage, effet « tombstone » et vides – peuvent réduire efficacement les risques, garantir l’intégrité métallurgique et produire des produits électroniques qui offrent des performances au plus haut niveau tout au long d’une durée de vie exceptionnellement longue.
Avec PCBCart, la qualité n’est pas seulement un objectif, c’est une garantie. En utilisant des équipements de pointe, tels que l’inspection SPI 3D et par rayons X, associés à des contrôles de processus rigoureux et à une expertise en revue DFM, nous éliminons de manière proactive les défauts avant qu’ils ne puissent se produire. Que vous ayez besoin d’un assemblage complexe passant rapidement de la conception à un produit final fiable, vous pouvez compter sur PCBCart. Obtenez un devis instantané dès aujourd’hui et profitez de la tranquillité d’esprit qu’apporte une production à haut rendement avec un minimum de défauts.Assemblage de PCB.
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Ressources utiles:
•Défauts courants dans l’assemblage de PCB et comment les prévenir
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