Résumé: En raison de la tendance actuelle à la miniaturisation des composants de puissance, la conductivité thermique sans perte des joints de brasure dans les processus SMT prend de plus en plus d'importance. Par conséquent, le rôle des joints de soudure sans vide dans l'électronique de puissance devient plus central. Des vides se développant lors de la soudure réduisent le transfert thermique réel et peuvent causer des dommages thermiques aux composants de puissance jusqu’à leur défaillance. Pour cette raison, Ersa GmbH a mis au point une nouvelle technique visant à réduire au minimum la formation de ces vides lors du processus de brasage et a testé sa praticabilité dans les processus de brasage industriels ainsi que son influence sur le temps de processus1.
Le résultat de ce développement est une technique universelle permettant de réduire les vides dans la brasure liquide entre le composant et le PCB en appliquant un actionnement mécanique sinusoïdal. Le PCB est principalement stimulé par une onde longitudinale d'amplitude inférieure à 10 µm au niveau du PCB. Lors de cet actionnement sinusoïdal du circuit imprimé dans une plage de fréquences définie, les auto-résonances de cette zone sont stimulées quelle que soit la configuration du circuit imprimé. La faible fréquence de démarrage de la stimulation par balayage assure une propagation douce et homogène des vibrations dans le circuit imprimé, sans endommager les chaînes de molécules (par exemple, dans FR-4). L'intensification de la fréquence entraîne une rigidification du substrat de PCB, une augmentation du module d'élasticité et, en raison du facteur d'amortissement réduit, une meilleure transmission de l'énergie de la brasure liquide. Ainsi, les zones de faible densité, appelées vides, sont évacuées du joint de soudure par la vibration. Etant donné qu'un actionnement sinusoïdal du circuit imprimé dans une plage de fréquences définie est activé sur tout le spectre de cette plage, toutes les résonances propres du circuit imprimé dans cette plage de fréquences sont également stimulées. De ce fait, la soudure liquide est stimulée de manière répétée par la propagation des vibrations dans un mouvement de cisaillement relatif conduisant à une réduction des vides dans le joint de soudure. La stimulation par balayage sur les composants est principalement absorbée par la brasure liquide, ce qui protège les composants des dommages causés par le transfert de vibrations. Les effets secondaires positifs de la stimulation par balayage sont le centrage des composants sur le tampon et l’étalement optimisé de la brasure sur le tampon. Le processus de minimisation des vides se produit en quelques secondes, sans augmentation significative du temps de cycle2.
Ce qui est décisif pour le processus de minimisation des vides est la stimulation d’un nombre suffisant d’auto-résonances. Pour cela, des modèles de simulation des modes propres et de nombreux examens sur les cartes de circuits imprimés ont été organisés. Entre autres, l’influence de l’augmentation du module électronique dans chaque fréquence de résonance individuelle stimulée dans le balayage et la transmission de l’énergie de l’actionnement du balayage qui en résulte sur le taux de minimisation des vides ont été analysées. Ici, il existe un lien direct entre le nombre de modes propres et le résultat de minimisation des vides.