La technique de soudure appropriée et la qualité de la soudure sont la ligne de vie de tout processus de fabrication et d’assemblage de circuits imprimés. Si vous êtes dans l'électronique, vous devez savoir que la soudure est essentiellement une technique permettant de joindre deux métaux en utilisant un troisième métal ou alliage. Dans la fabrication, l’assemblage et le réusinage de circuits imprimés électroniques, les métaux à assembler sont les conducteurs des composants électroniques (thru-hole ou CMS) avec les pistes de cuivre sur le circuit imprimé. L'alliage utilisé pour joindre ces deux métaux est une brasure qui est essentiellement de l'étain-plomb (Sn-Pb) ou de l'étain-argent-cuivre (Sn-Ag-Cu). La soudure étain-plomb est appelée soudure au plomb en raison de la présence de plomb, tandis que la soudure étain-argent-cuivre est appelée soudure sans plomb car elle ne contient pas de plomb. La brasure est fondue à l'aide d'une machine à souder à la vague, d'un four à refusion ou d'un fer à souder normal. Cette brasure fondue est ensuite utilisée pour souder les composants électroniques sur le circuit imprimé. Une carte de circuit imprimé ou une carte de circuit imprimé après assemblage de composants électroniques est appelée PCA ou circuit imprimé.
Peu d'autres termes tels que brasage et soudage sont souvent liés au brasage . Mais il faut se rappeler que la soudure, le brasage et le soudage sont différents les uns des autres. Le brasage est fait à l'aide de brasure tandis que le brasage est fait à l'aide d'un métal d'apport à plus basse température de fusion. Lors du soudage, le métal de base fond également lors de la jonction de deux métaux, alors que ce n'est pas le cas pour le brasage tendre.
La qualité de la soudure et la technique de soudure déterminent la durée de vie et les performances de tout équipement électronique, appareil ou gadget.
Flux - Types et rôle du flux dans la soudure
Le flux joue un rôle vital dans tous les processus de soudage et de fabrication et d’assemblage de circuits imprimés électroniques. Le flux élimine tout oxyde et empêche l'oxydation des métaux et contribue ainsi à une meilleure qualité de brasage. Dans le processus d’assemblage des circuits imprimés électroniques, le flux élimine tout oxyde présent sur les pistes de cuivre du circuit imprimé et les oxydes des conducteurs des composants électroniques. Ces oxydes sont la plus grande résistance à la soudure et, en éliminant ces oxydes, les flux jouent ici un rôle essentiel.
Il existe essentiellement trois types de flux utilisés en électronique:
Flux de type R - Ces flux ne sont pas activés et sont utilisés là où il y a le moins d'oxydation.
Flux de type RMA - Ce sont des flux légèrement activés de colophane. Ces flux sont plus actifs que les flux de type R et sont utilisés aux endroits où il y a plus d'oxydation.
Flux de type RA - Ce sont des flux activés à la colophane. Ce sont des flux très actifs et sont utilisés dans des endroits trop oxydés.
Certains des flux disponibles sont solubles dans l’eau. Ils se dissolvent dans de l'eau sans pollution. Il existe également des flux sans nettoyage qui ne nécessitent aucun nettoyage après le processus de brasage.
Le type de flux à utiliser pour le brasage dépend de divers facteurs tels que le type de circuit imprimé à assembler, le type de composants électroniques utilisés, le type de machine à souder et les équipements utilisés ainsi que l'environnement de travail.
Soudure - Types et rôle de la soudure dans la soudure
La soudure est la vie et le sang de tout PCB. La qualité de la soudure utilisée lors du soudage et de l'assemblage du circuit imprimé détermine la durée de vie et les performances de tout appareil électronique, équipement, appareil ou gadget.
Souder
Différents alliages de soudure sont disponibles, mais les vrais sont ceux qui sont eutectiques. La brasure eutectique est celle qui fond exactement à la température de 183 degrés Celsius. Un alliage d'étain et de plomb dans la ration 63/37 est eutectique et, par conséquent, une soudure d'étain-plomb 63/37 est appelée brasure eutectique. Les soudures qui ne sont pas eutectiques ne passeront pas de solides à liquides à 183 degrés Celsius. Ils peuvent rester semi-solides à cette température. L'alliage le plus proche de la brasure eutectique est l'étain-plomb dans la ration 60/40. La soudure préférée des fabricants de produits électroniques est 63/37 depuis des années. Il est encore largement utilisé à travers le monde.
Parce que le plomb est nocif pour l'environnement et les êtres humains, l'Union européenne a pris l'initiative d'interdire le plomb provenant de l'électronique. Il a été décidé de supprimer le plomb des composants de soudure et électroniques. Cela a donné lieu à une autre forme de soudure appelée soudure sans plomb. Cette soudure est appelée libre car il n'y a pas de plomb dans celle-ci. Les alliages de soudure sans plomb fondent à environ 250 ° C (482 ° F), selon leur composition. L'alliage sans plomb le plus courant est l'étain / l'argent / le cuivre dans le rapport Sn96.5 / Ag3.0 / Cu0.5 (SAC). La soudure sans plomb est aussi appelée soudure «sans plomb».
Formes de soudure:
La soudure est disponible sous différentes formes:
Câble
Barre de soudure
Préformes de soudure
Pâte à braser
Boules de soudure pour BGA
Composants electroniques
Il existe deux types de composants électroniques - actifs et passifs.
Composants electroniques
Les composants actifs sont ceux qui ont un gain ou une directionnalité. Par exemple, transistors, circuits intégrés ou circuits intégrés, portes logiques.
Les composants électroniques passifs sont ceux qui n'ont pas de gain ou de directionnalité. Ils sont aussi appelés éléments électriques ou composants électriques. Par exemple, des résistances, des condensateurs, des diodes, des inductances.
Encore une fois, les composants électroniques peuvent être dans le trou traversant de SMD (composants à montage en surface ou puces).
Entreprises électroniques
Étant donné que ce sont les entreprises de l’électronique qui s’occupent de la soudure et de la fabrication de circuits imprimés, on ne peut les ignorer ici. Parmi les principales entreprises de produits électroniques, on trouve: Apple, Cisco, Texas Instruments, Fujitsu, Mitsubishi Electric, TCL, Bharat Electronics Limited, Siemens, Philips.
Outils et équipements nécessaires à la soudure
Comme expliqué ci-dessus, la soudure peut se faire de 3 manières:
Brasage à la vague: Le brasage à la vague est fait pour la production en masse. Les équipements et les matières premières nécessaires au soudage à la vague sont les suivants: machine à braser à la vague, barre de soudure, flux, contrôleurs de refusion, testeur d'immersion, fluxeurs de pulvérisation, contrôleur de flux.
Soudage par refusion: Le soudage par refusion est destiné à la fabrication en série et est utilisé pour souder des composants SMD sur le circuit imprimé. Les équipements et les matières premières nécessaires à la soudure par refusion sont les suivants: four à refusion, contrôleur de refusion, imprimante à stencil , pâte à braser, fondant.
Soudage à la main: Le soudage à la main est effectué dans la production à petite échelle et la réparation et la reprise du PCB. Les équipements et les matières premières nécessaires à la soudure manuelle sont les suivants: - Fer à souder, station de soudage, fil à braser, pâte à braser, fondant, fer à dessouder ou station à dessouder, pincettes, bras à souder, système à air chaud, dragonnes, absorbeurs de fumée, absorbeurs de fumée, éliminateurs d'électricité statique, pistolet chauffant , outils de ramassage, formeurs de plomb, outils de coupe, microscopes et lampes-loupes, billes de soudure, stylo flux, tresse à dessouder ou mèche, pompe à dessouder ou sppon, stylo bonnet, matériau esd.
Soudure BGA: Une autre forme de composants électroniques est BGA ou Ball Grid Array. Ils sont des composants spéciaux et nécessitent une soudure spéciale. Ils n'ont pas de fils, ils ont plutôt utilisé des billes de soudure utilisées sous le composant. Comme les billes de soudure doivent être placées sous le composant et soudées, la soudure du BGA devient une tâche très difficile. La soudure BGA a besoin de systèmes de soudure et de reprise et de billes de soudure BGA.
Soudure à la vague
Machine à souder à la vague
Une machine à souder à la vague peut être de différents types, appropriée pour la soudure à la vague au plomb et la soudure à la vague sans plomb, mais toutes ont le même mécanisme. Il y a trois zones dans toute machine à souder à la vague -
Zone de préchauffage - Cette zone préchauffe le circuit imprimé avant le soudage.
Zone de fluxage - Cette zone pulvérise le flux sur le circuit imprimé.
Zone de soudure - La zone la plus importante où il y a de la soudure en fusion.
Il peut également y avoir une quatrième zone appelée pour le nettoyage du fondant après le soudage.
Processus de brasage à la vague:
Un convoyeur continue de se déplacer à travers l'usine. Les employés insèrent sur le circuit imprimé des composants électroniques qui continuent à avancer sur le convoyeur. Une fois que tous les composants sont en place, le circuit imprimé se déplace vers la machine à souder à la vague en passant par les différentes zones. Les ondes de soudure dans le bain de soudure soudent les composants et le circuit imprimé se déplace hors de la machine où il est testé pour tout défaut possible. S'il y a un défaut, certains travaux de reprise / réparation sont effectués à l'aide d'une soudure à la main.
Refusion de brasage
Four à refusion
La technique de soudage par refusion utilise la technologie SMT (Surface Mount Technology) pour souder des dispositifs SMD (Surface Mount Devices) sur la carte de circuit imprimé. La soudure par refusion comporte quatre étapes: le préchauffage, le maintien thermique, la refusion et le refroidissement.
Dans ce processus, la pâte à braser est imprimée sur la piste de la carte de circuit imprimé où le composant doit être soudé. L'impression de la pâte à souder peut être effectuée à l'aide d'un distributeur de pâte à souder ou à l'aide d'imprimantes à pochoir. Cette carte avec la pâte à braser et les composants de la pâte est ensuite passée dans un four de refusion où les composants sont soudés au large. La carte est ensuite testée pour détecter tout défaut et, le cas échéant, une réparation et un traitement utilisant des systèmes à air chaud.
Soudure à la main
Le brasage à la main est essentiellement utilisé pour la fabrication à petite échelle ou pour la réparation et le traitement.
Soudure à la main
Le brasage à la main pour les composants à trous traversants est effectué à l'aide d'un fer à souder ou d'un poste de soudage.
Le soudage manuel des composants SMD est effectué à l'aide de crayons à air chaud ou de systèmes de reprise à l'air chaud. Le soudage manuel des composants de trous traversants est plus facile par rapport au soudage manuel des SMD.
Points clés à retenir lors de la soudure:
La soudure est réalisée en chauffant rapidement les pièces métalliques à assembler, puis en appliquant un fondant et une brasure sur les surfaces en contact. Le joint de soudure fini lie métallurgiquement les pièces en créant une excellente connexion électrique entre les fils et un joint mécanique solide entre les pièces en métal. La chaleur est appliquée avec un fer à souder ou un autre moyen. Le flux est un nettoyant chimique qui prépare les surfaces chaudes à la brasure fondue. La brasure est un alliage de métaux non ferreux à bas point de fusion.
Gardez toujours la pointe recouverte d'une fine couche de soudure.
Utilisez des flux aussi doux que possible, tout en offrant un joint de soudure solide.
Maintenez la température aussi basse que possible tout en maintenant une température suffisante pour souder rapidement un joint (2 à 3 secondes maximum pour la soudure électronique).
Faites correspondre la taille des conseils au travail.
Utilisez un embout avec la plus courte portée possible pour une efficacité maximale.
Méthodes de soudage à la main SMD:
Méthode 1 - Goupille par goupille Utilisée pour: deux composants de goupille (0805 caps & res), pas> = 0,0315 ″ en petit ensemble de contour, (T) QFP et SOT (Mini 3P).
Méthode 2 - Inonder et sucer Utilisé pour: les terrains <= 0,0315="" ″="" dans="" un="" emballage="" compact="" et="" un="" (t)="">
Méthode 3 - Pâte à souder utilisée pour les emballages BGA, MLF / MLA; où les broches sont sous la partie et inaccessible.
Le BGA ou Ball Grid Array est un type d'emballage pour circuits imprimés montés en surface (où les composants sont réellement "montés" ou fixés à la surface du circuit imprimé). Un boîtier BGA ressemble tout simplement à une fine tranche de matériau semi-conducteur comportant des composants de circuit sur une seule face. Le paquet Ball Grid Array est appelé tel parce qu’il s’agit en fait d’un tableau de billes en alliage métallique disposées dans une grille. Ces billes BGA sont normalement en étain / plomb (Sn / Pb 63/37) ou en étain / plomb / argent (Sn / Pb / Ag)
RoHS: restriction des substances dangereuses [plomb (Pb), mercure (Hg), cadmium (Cd), chrome hexavalent (CrVI), biphényles polybromés (PBB) et éthers diphényliques polybromés (PBDE).]
DEEE: Déchets d’équipements électriques et électroniques.
Soudure sans plomb: Souder sans plomb (Pb).
Sans plomb prend de l’élan dans le monde entier après que les directives de l’Union européenne (UE) ont été élaborées pour éliminer le plomb (poison) de la soudure électronique, en tenant compte de ses effets sur la santé et l’environnement.
Il viendra certainement un moment où vous aurez besoin de retirer la soudure d’un joint: éventuellement remplacer un composant défectueux ou réparer un joint sec. La méthode habituelle consiste à utiliser une pompe à dessouder.
L'électricité statique ou ESD est une charge électrique au repos. Ceci est principalement créé par un déséquilibre des électrons qui restent sur une surface spécifique ou dans l'air ambiant. Le déséquilibre des électrons (dans tous les cas, est causé par l'absence ou le surplus d'électrons) provoque ainsi un champ électrique capable d'influencer d'autres objets à distance.
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