Soudage par reflux - Une solution aux problèmes rencontrés avec les perles d'étain, les feuilles verticales, les ponts, l'aspiration et la formation de cloques de film de soudage

Le soudage par refusion est divisé en défauts majeurs, défauts secondaires et défauts de surface. Tout défaut qui désactive la fonction de l'assemblage de composants montés en surface (SMA) est appelé défaut majeur ; les défauts secondaires font référence à la bonne mouillabilité entre les joints de soudure, ne causent pas la perte de la fonction SMA, mais ont l'effet de défauts possibles sur la durée de vie du produit ; les défauts de surface sont ceux qui n'affectent pas la fonction et la durée de vie du produit. Il est affecté par de nombreux paramètres, tels que la pâte à souder, la précision de la pose et le processus de soudage. Dans notre recherche et production de processus SMT, nous savons qu'une technologie d'assemblage de surface raisonnable joue un rôle essentiel dans le contrôle et l'amélioration de la qualité des produits SMT.

La bille d'étain (ou bille de soudure) qui apparaît dans le soudage par refusion est souvent cachée entre le côté ou les broches à espacement fin entre les deux extrémités de l'élément de puce rectangulaire. Dans le processus de liaison des composants, la pâte à souder est placée entre la broche du composant de la puce et le plot. Lorsque la carte imprimée passe dans le four de refusion, la pâte à souder fond en liquide. Si les particules de soudure liquide ne sont pas bien mouillées avec le plot et la broche du dispositif, etc., les particules de soudure liquide ne peuvent pas être agrégées en un joint de soudure. Une partie de la soudure liquide s'écoulera hors de la soudure et formera des billes d'étain. Par conséquent, la mauvaise mouillabilité de la soudure avec le plot et la broche du dispositif est la cause profonde de la formation des billes d'étain. La pâte à souder dans le processus d'impression, en raison du décalage entre le pochoir et le plot, si le décalage est trop important, cela entraînera l'écoulement de la pâte à souder à l'extérieur du plot, et il est facile d'apparaître des billes d'étain après le chauffage. La pression de l'axe Z dans le processus de montage est une raison importante des billes d'étain, à laquelle on ne prête souvent pas attention. Certaines machines de fixation sont positionnées en fonction de l'épaisseur du composant, car la tête de l'axe Z est située en fonction de l'épaisseur du composant, ce qui entraînera la fixation du composant sur le PCB et le bourgeon d'étain sera extrudé à l'extérieur du disque de soudure. Dans ce cas, la taille de la bille d'étain produite est légèrement plus grande, et la production de la bille d'étain peut généralement être évitée en réajustant simplement la hauteur de l'axe Z.

Il existe de nombreuses raisons à la mauvaise mouillabilité de la soudure, l'analyse principale suivante et les causes et solutions connexes liées au processus :

1. Réglage incorrect de la courbe de température de refusion. La refusion de la pâte à souder est liée à la température et au temps, et si la température ou le temps suffisants ne sont pas atteints, la pâte à souder ne se refondra pas. La température dans la zone de préchauffage augmente trop rapidement et le temps est trop court, de sorte que l'eau et le solvant à l'intérieur de la pâte à souder ne sont pas complètement volatilisés, et lorsqu'ils atteignent la zone de température de refusion, l'eau et le solvant font bouillir les billes d'étain. La pratique a prouvé qu'il est idéal de contrôler le taux d'augmentation de la température dans la zone de préchauffage à 1 ~ 4℃/S.
2. Si des billes d'étain apparaissent toujours à la même position, il est nécessaire de vérifier la structure de conception du gabarit métallique. La précision de la corrosion de la taille d'ouverture du gabarit ne peut pas répondre aux exigences, la taille du plot est trop grande et le matériau de surface est mou (tel que le gabarit en cuivre), ce qui entraînera une imprécision du contour externe de la pâte à souder imprimée et une connexion entre elles, ce qui se produit principalement dans l'impression des plots des dispositifs à pas fin, et entraînera inévitablement un grand nombre de billes d'étain entre les broches après la refusion. Par conséquent, des matériaux de gabarit et un processus de fabrication de gabarit appropriés doivent être sélectionnés en fonction des différentes formes et distances centrales des graphiques de plots afin de garantir la qualité d'impression de la pâte à souder.
3. Si le temps entre la pose et le soudage par refusion est trop long, l'oxydation des particules de soudure dans la pâte à souder empêchera la pâte à souder de se refondre et produira des billes d'étain. Le choix d'une pâte à souder avec une durée de vie plus longue (généralement au moins 4 H) atténuera cet effet.
4. De plus, la carte imprimée mal imprimée avec de la pâte à souder n'est pas suffisamment nettoyée, ce qui entraînera la présence de pâte à souder sur la surface de la carte imprimée et à travers l'air. Déformer la pâte à souder imprimée lors de la fixation des composants avant le soudage par refusion. Ce sont également les causes des billes d'étain. Par conséquent, il faut accélérer la responsabilité des opérateurs et des techniciens dans le processus de production, respecter strictement les exigences du processus et les procédures d'exploitation pour la production, et renforcer le contrôle qualité du processus.

La raison principale de ce phénomène est que les deux extrémités du composant ne sont pas chauffées uniformément et que la pâte à souder est fondue successivement. Un chauffage inégal aux deux extrémités du composant sera causé dans les circonstances suivantes :

1. La direction d'agencement des composants n'est pas conçue correctement. Nous imaginons qu'il existe une ligne limite de refusion sur la largeur du four de refusion, qui fondra dès que la pâte à souder la traversera. Une extrémité de l'élément rectangulaire de la puce traverse d'abord la ligne limite de refusion, et la pâte à souder fond en premier, et la surface métallique de l'extrémité de l'élément de la puce a une tension superficielle liquide. L'autre extrémité n'atteint pas la température de phase liquide de 183 °C, la pâte à souder n'est pas fondue, et seule la force de liaison du flux est bien inférieure à la tension superficielle de la pâte à souder de refusion, de sorte que l'extrémité de l'élément non fondu est verticale. Par conséquent, les deux extrémités du composant doivent être maintenues pour entrer dans la ligne limite de refusion en même temps, de sorte que la pâte à souder sur les deux extrémités du plot soit fondue en même temps, formant une tension superficielle liquide équilibrée et maintenant la position du composant inchangée.
2. Préchauffage insuffisant des composants de circuits imprimés pendant le soudage en phase gazeuse. La phase gazeuse est l'utilisation de la condensation de vapeur liquide inerte sur la broche du composant et le plot du PCB, libérant de la chaleur et faisant fondre la pâte à souder. Le soudage en phase gazeuse est divisé en zone d'équilibre et en zone de vapeur, et la température de soudage dans la zone de vapeur saturée est aussi élevée que 217 °C. Dans le processus de production, nous avons constaté que si le composant de soudage n'est pas suffisamment préchauffé et que le changement de température est supérieur à 100 °C, la force de gazéification du soudage en phase gazeuse est susceptible de faire flotter le composant de puce de la taille d'un boîtier inférieure à 1206, ce qui entraîne le phénomène de la feuille verticale. En préchauffant le composant soudé dans une boîte à haute et basse température à 145 ~ 150℃ pendant environ 1 ~ 2 min, et en entrant finalement lentement dans la zone de vapeur saturée pour le soudage, le phénomène de la feuille debout a été éliminé.
3. L'impact de la qualité de la conception des plots. Si une paire de tailles de plots de l'élément de puce est différente ou asymétrique, cela entraînera également une quantité de pâte à souder imprimée incohérente, le petit plot réagit rapidement à la température et la pâte à souder dessus est facile à fondre, le grand plot est le contraire, donc lorsque la pâte à souder sur le petit plot est fondue, le composant est redressé sous l'action de la tension superficielle de la pâte à souder. La largeur ou l'espace du plot est trop grand, et le phénomène de la feuille debout peut également se produire. La conception du plot en stricte conformité avec la spécification standard est la condition préalable pour résoudre le défaut.

Le pontage est également l'un des défauts courants de la production SMT, qui peut provoquer des courts-circuits entre les composants et doit être réparé lorsque le pont est rencontré.

1. Le problème de qualité de la pâte à souder est que la teneur en métal dans la pâte à souder est élevée, en particulier après que le temps d'impression est trop long, la teneur en métal est facile à augmenter ; la viscosité de la pâte à souder est faible et elle s'écoule du plot après le préchauffage. Mauvais affaissement de la pâte à souder, après préchauffage à l'extérieur du plot, entraînera un pontage des broches de l'IC.
2. Le système d'impression de la presse d'impression a une faible précision de répétition, un alignement inégal et une impression de pâte à souder sur le platine en cuivre, ce qui est principalement observé dans la production QFP à pas fin ; l'alignement de la plaque d'acier n'est pas bon et l'alignement du PCB n'est pas bon et la conception de la taille/de l'épaisseur de la fenêtre de la plaque d'acier n'est pas uniforme avec le revêtement en alliage de la conception du plot du PCB, ce qui entraîne une grande quantité de pâte à souder, ce qui provoquera une liaison. La solution consiste à régler la presse d'impression et à améliorer la couche de revêtement du plot du PCB.
3. La pression de collage est trop importante et le trempage de la pâte à souder après la pression est une raison courante en production, et la hauteur de l'axe Z doit être ajustée. Si la précision de la pose n'est pas suffisante, le composant est décalé et la broche de l'IC est déformée, il faut l'améliorer pour cette raison.
4. La vitesse de préchauffage est trop rapide et le solvant dans la pâte à souder est trop lent pour se volatiliser.

Le phénomène d'extraction du cœur, également connu sous le nom de phénomène d'extraction du cœur, est l'un des défauts de soudure courants, qui est plus courant dans le soudage par refusion en phase vapeur. Le phénomène d'aspiration du cœur est que la soudure est séparée du plot le long de la broche et du corps de la puce, ce qui formera un grave phénomène de soudure virtuelle. La raison est généralement considérée comme la conductivité thermique élevée de la broche d'origine, l'augmentation rapide de la température, de sorte que la soudure préfère mouiller la broche, la force de mouillage entre la soudure et la broche est beaucoup plus grande que la force de mouillage entre la soudure et le plot, et le gauchissement de la broche aggravera l'apparition du phénomène d'aspiration du cœur. Dans le soudage par refusion infrarouge, le substrat du PCB et la soudure dans le flux organique sont un excellent milieu d'absorption infrarouge, et la broche peut partiellement réfléchir l'infrarouge, en revanche, la soudure est préférentiellement fondue, sa force de mouillage avec le plot est supérieure au mouillage entre elle et la broche, de sorte que la soudure montera le long de la broche, la probabilité du phénomène d'aspiration du cœur est beaucoup plus faible. La solution est la suivante : dans le soudage par refusion en phase vapeur, le SMA doit d'abord être entièrement préchauffé, puis placé dans le four à phase vapeur ; la soudabilité du plot du PCB doit être soigneusement vérifiée et garantie, et le PCB avec une mauvaise soudabilité ne doit pas être appliqué et produit ; la coplanarité des composants ne peut pas être ignorée, et les dispositifs avec une mauvaise coplanarité ne doivent pas être utilisés en production.

Après le soudage, il y aura de légères bulles vertes autour des joints de soudure individuels, et dans les cas graves, il y aura une bulle de la taille d'un clou, ce qui affecte non seulement la qualité de l'apparence, mais affecte également les performances dans les cas graves, ce qui est l'un des problèmes qui se produisent souvent dans le processus de soudage. La cause profonde de la formation de mousse du film de résistance à la soudure est la présence de gaz/vapeur d'eau entre le film de résistance à la soudure et le substrat positif. Des traces de gaz/vapeur d'eau sont transportées vers différents processus, et lorsque des températures élevées sont rencontrées, l'expansion des gaz entraîne la délamination du film de résistance à la soudure et du substrat positif. Pendant le soudage, la température du plot est relativement élevée, de sorte que les bulles apparaissent d'abord autour du plot. Maintenant, le processus de traitement doit souvent être nettoyé, séché, puis effectuer le processus suivant, comme après la gravure, doit être séché, puis coller le film de résistance à la soudure, à ce moment-là, si la température de séchage n'est pas suffisante, transportera la vapeur d'eau dans le processus suivant. L'environnement de stockage du PCB n'est pas bon avant le traitement, l'humidité est trop élevée et le soudage n'est pas séché à temps ; dans le processus de soudure à la vague, utilisez souvent une résistance au flux contenant de l'eau, si la température de préchauffage du PCB n'est pas suffisante, la vapeur d'eau dans le flux entrera à l'intérieur du substrat du PCB le long de la paroi du trou du trou traversant, et la vapeur d'eau autour du plot entrera en premier, et ces situations produiront des bulles après avoir rencontré une température de soudage élevée.

La solution est :

1. Tous les aspects doivent être strictement contrôlés, le PCB acheté doit être inspecté après le stockage, généralement dans des circonstances normales, il ne devrait pas y avoir de phénomène de bulles.
2. Le PCB doit être stocké dans un environnement ventilé et sec, la période de stockage ne dépasse pas 6 mois ;
3. Le PCB doit être pré-cuit au four avant le soudage 105℃/4H ~ 6H ;