Pâte à souder, fil ou barre : guide d'assemblage de circuits imprimés

La pâte à souder, le fil à souder et la barre à souder peuvent utiliser des familles d'alliages similaires, mais ce ne sont pas des produits interchangeables. Chaque forme est conçue pour acheminer la soudure vers un joint d'une manière différente.

• Choisissez la pâte à souderpour l'impression au pochoir ou la distribution suivie d'une refusion.
• Choisissez le fil à souderpour le soudage manuel, la retouche de PCB ou le soudage par points robotisé.
• Choisissez une barre de soudurepour le brasage à la vague, le brasage par immersion, les systèmes de brasage sélectif avec pot de soudure ou les opérations d'étamage répétées.

Le meilleur choix commence par le processus d’assemblage, et non par le nom de l’alliage. Le type de composant, l’équipement, le volume de production, la chimie du flux, les exigences de nettoyage et les besoins de conformité réduisent ensuite les spécifications.

Tout d’abord, séparez la forme de soudure, l’alliage et le flux

Trois décisions sont souvent mélangées :

• Forme de souduredécrit comment le matériau est fourni et livré : pâte, fil ou barre.
• Alliage de souduredécrit la composition métallique, telle qu'un système Sn-Ag-Cu, Sn-Cu, Sn-Bi ou Sn-Pb.
• Système de fluxdétermine l'élimination des oxydes, le support mouillant, le comportement des résidus et les exigences de nettoyage.

Un alliage nominal peut être disponible sous plusieurs formes, mais cela ne rend pas ces produits-équivalents en termes de processus. Pour un aperçu plus large, voir leclassification de la soudure. L'IPC publie également des exigences distinctes pourpâtes à souder sous J-STD-005B, flux de soudure sous J-STD-004D, etalliages de soudure de qualité électronique-et soudures solides sous J-STD-006.

Pâte à souder, fil à souder et barre à souder en un coup d'œil

Quand choisir la pâte à souder

Pâte à soudercombine une fine poudre d'alliage de soudure avec un véhicule à base de flux-. Il place une quantité contrôlée de soudure sur les plots du PCB avant que l'assemblage n'entre dans un processus de refusion.

Meilleures applications

La pâte à souder est normalement le choix le plus efficace lorsqu'une carte contient de nombreux composants-à montage en surface. Un pochoir peut déposer de la pâte sur un grand nombre de tampons en un seul cycle d'impression, après quoi les composants sont placés et refondus. La distribution ou le jet peuvent être utilisés pour les prototypes, les dépôts localisés, les exigences de hauteurs mixtes ou les conceptions qui ne conviennent pas à l'impression au pochoir conventionnelle.

Les utilisations typiques incluent les SMT de production, l'assemblage de composants à pas fin-, les composants à terminaison inférieure-, la redistribution des prototypes et la refonte des CMS sélectionnés. Une liste plus détaillée est disponible dans le guide deapplications courantes de la pâte à souder.

Que vérifier avant d'acheter

• Gamme d'alliages et de fusion
• Type de poudre et adaptation à la plus petite ouverture de pochoir
• Classification des flux et exigences en matière de résidus
• Informations sur la teneur en métaux, la viscosité, l'affaissement, le collant et le mouillage
• Profil de stockage, de décongélation, de durée de vie et de refusion recommandé
• Compatibilité avec le pochoir, l'imprimante, le système de distribution et le processus de nettoyage

La méthode d’application compte autant que le matériau. Revoyez commentappliquer correctement la pâte à souderavant de modifier les paramètres d'impression ou les paramètres de distribution. L'historique de stockage affecte également la cohérence, c'est pourquoi le produit est indiquédurée de conservation et conditions de manipulation de la pâte à souderdoivent être traités comme des contrôles de processus.

Principales limites

Les performances de la pâte ne dépendent pas seulement de la chimie. La conception du pochoir, le déclenchement de l'ouverture, l'alignement de l'impression, le volume de dépôt, la précision du placement, le support de la carte et le profil thermique peuvent tous affecter le résultat. En production,inspection de la pâte à souderpeut aider à identifier les problèmes de dépôt avant que les composants ne passent par la refusion.

Quand choisir le fil à souder

Le fil de soudure délivre l'alliage à un joint chauffé à la fois. Cela le rend pratique lorsqu'un opérateur ou un système robotique a besoin d'un contrôle local plutôt que de dépôts simultanés sur l'ensemble d'un PCB.

Meilleures applications

• Soudure manuelle de fils-traversants
• Connecteur, borne et fixation du fil
• Retouche du PCB-et remplacement des composants
• Assemblage de prototypes ou de faibles volumes-
• Fer à souder robotisé
• Composants installés après le cycle de refusion principal

Le fil est disponible en différents diamètres, alliages et configurations de flux. L'aperçu depropriétés et applications du fil à souderfournit un contexte supplémentaire sur les formes de soudure solides.

Le fil fourré -flux n'est pas la même chose que le fil solide

De nombreux fils de qualité électronique-contiennent un ou plusieurs noyaux de flux internes. Le flux est libéré lorsque le fil fond près du joint. Le fil solide ne fournit pas ce mécanisme de distribution intégré-et nécessite normalement une stratégie de flux distincte.

Même le fil fourré-peut nécessiter un flux supplémentaire lors de certaines opérations de réparation, en particulier lorsque les surfaces sont oxydées ou que la géométrie des joints limite le mouillage. Le flux ajouté doit rester compatible avec les résidus et le processus de nettoyage existants. Ne présumez pas que tous les fils ont la même activité de flux, la même teneur en halogénures, le même comportement en résidus ou les mêmes exigences de nettoyage.

Principales limites

Le brasage manuel est sensible à la technique de l'opérateur, à l'état de la pointe du fer-, au temps de contact, à la capacité thermique, au dévidage du fil et à l'accès au joint. L'équipement robotique améliore la répétabilité mais nécessite toujours le bon diamètre de fil, le programme d'alimentation, la géométrie de la pointe, le plan de maintenance et la conception des joints.

Le fil de soudure peut réparer des joints CMS individuels, mais il ne remplace pas le dépôt parallèle contrôlé de pâte à souder dans la production en volume de CMS.

Quand choisir la barre de soudure

La barre de soudure fournit l’alliage utilisé pour établir ou reconstituer un bain de soudure fondu. Il est couramment ajouté aux équipements de soudage à la vague, aux systèmes de trempage, aux pots de soudure et à certaines machines à souder sélectives.

Meilleures applications

• Brasage à la vague d'assemblages traversants-et à technologies mixtes-
• Soudure par immersion de bornes, de câbles ou de petits assemblages
• Étamage répété des extrémités des fils ou des fils des composants
• Processus de soudure-en pot et en fontaine
• Réservoirs de machines nécessitant de plus grands volumes d’alliage fondu

La soudure en barre est efficace pour les processus qui nécessitent un volume stable de métal en fusion, mais elle n'est pas destinée à un placement précis-par-point sur des plots SMT.

Le bar n’est qu’une partie du processus

Le brasage à la vague et par immersion utilise normalement une application de flux distincte. Le résultat dépend de la sélection du flux, du préchauffage, de la température de soudure, du temps de contact, des finitions des cartes et des composants, des réglages du convoyeur et de l'état du bain. Le guide deflux de soudure à la vagueexplique le rôle du flux avant que l'assemblage n'atteigne la vague de soudure.

Le bain doit également contrôler l'oxydation, les scories, les métaux dissous et la contamination apportée par les composants et les cartes. Revoir le principalprécautions d'utilisation de la barre à souderet les méthodes utilisées pourévaluer les performances de la barre de soudureavant de changer d'alliage ou de pratique de réapprovisionnement.

Comment sélectionner la bonne forme de soudure

1. Commencez par la méthode de livraison

• Si de la soudure est déposée avant que l'assemblage complet ne soit chauffé, commencez par de la pâte.
• Si de la soudure est introduite dans un joint chauffé individuellement, commencez par le fil.
• Si le joint entre en contact avec un bain ou une vague fondue, commencez par la barre.

Cette première décision est plus utile que la simple comparaison des noms d’alliages.

2. Faites correspondre le composant et le joint

Les assemblages CMS denses nécessitent généralement un collage et une refusion. Les joints à trous traversants, les connecteurs et les terminaisons de fils accessibles peuvent convenir aux câbles. La production répétée de trous traversants peut convenir au brasage à la vague ou sélectif, où la soudure en barre alimente le réservoir fondu.

La géométrie des joints affecte également les spécifications. Les ouvertures fines peuvent nécessiter un type de poudre de pâte différent, tandis que les bornes de grande taille peuvent nécessiter un diamètre de fil et une source de chaleur capables de fournir suffisamment d'alliage et d'énergie thermique.

3. Tenez compte du volume et de l'automatisation

Le volume de production ne détermine pas en soi la forme, mais il modifie le mode de livraison le plus économique. Quelques joints prototypes peuvent être soudés manuellement. Des centaines de dépôts SMT privilégient l’impression et la refusion. Des joints traversants répétés- peuvent justifier un équipement à vagues ou sélectif.

4. Définir les exigences en matière de flux et de nettoyage

Confirmez si le processus ne nécessite aucun système de flux-propre,-soluble dans l'eau,-sans halogène ou autre système de flux validé. Vérifiez les limites de résidus, les exigences en matière de corrosion ou de fiabilité électrique, et si le nettoyage est obligatoire.

La pâte contient son propre véhicule de flux, le fil fourré -délivre un flux à travers le fil et la soudure en barre fonctionne normalement avec un flux séparé. Les étiquettes des matériaux peuvent sembler similaires, mais leur rhéologie, leur activation, leurs résidus et leur comportement de livraison ne sont pas équivalents. Utilisez les exigences d’application et de fiabilité pourchoisissez le bon flux de soudure.

5. Sélectionnez l'alliage et confirmez la conformité

Après avoir identifié la stratégie de forme et de flux, comparez le comportement de fusion des alliages, la température du processus, la sensibilité des composants, la fiabilité des joints, le coût et les exigences réglementaires. Le guide dealliages de soudure à l'étain courants pour l'assemblage de circuits impriméspeut aider à organiser la comparaison technique.

Les produits-sans plomb ou contenant du plomb-ne doivent pas être choisis uniquement en fonction de leur habitude ou de leur point de fusion. Le marché, la catégorie de produit, les exemptions, les spécifications du client et la loi applicable doivent être vérifiés. Pour les produits mis sur le marché européen, consultez les informations de la Commission européenne sur leDirective RoHS. La comparaison desoudure à l'étain vs soudure au plombfournit un contexte de sélection de matériel supplémentaire-, mais un examen réglementaire doit être effectué pour le produit spécifique.

Trois scénarios d'assemblage pratiques

Prototype SMT avec deux connecteurs- traversants

Utilisez de la pâte à souder pour les plots CMS et refusionnez les composants à montage en surface-. Installez les connecteurs traversants-avec du fil à souder, puis utilisez du fil et un flux de reprise compatible pour des retouches localisées-.

Carte de production mixte SMT et à trous traversants

Une ligne de production peut imprimer de la pâte à souder, placer et refusionner les composants SMT, insérer des-pièces traversantes, les souder avec une vague ou un processus sélectif fourni par une barre de soudure, et terminer avec du fil pour des retouches d'inspection-. Le collage, la barre et le fil sont complémentaires dans ce flux de travail plutôt que des substituts concurrents.

Fil répété-Fin de l'étamage

Pour un grand nombre d'extrémités de fil, un pot de soudure contrôlé fourni avec des barres de soudure peut être plus efficace que l'alimentation en fil à chaque extrémité. Le processus nécessite toujours le bon flux, le temps d’immersion, la température du bain, le contrôle de la contamination et la procédure de sécurité.

Erreurs de sélection courantes

• Choisir uniquement par nom d'alliage :le même alliage nominal ne rend pas la pâte, le fil et la barre interchangeables.
• En supposant que chaque produit contient du flux :la pâte contient un véhicule de flux, de nombreux fils sont fourrés-et les barres reposent normalement sur un flux séparé.
• Utilisation du fil comme substitut de production SMT :le fil peut réparer les joints locaux mais ne peut pas reproduire des dépôts contrôlés sur un motif de pochoir peuplé.
• Exécution d'un bain de soudure sans contrôle de composition :la température, l'oxydation, les scories, les métaux dissous et les pratiques de réapprovisionnement peuvent altérer le processus.
• Ignorer la compatibilité des résidus :changer la forme de la soudure peut également modifier la chimie du flux et les exigences de nettoyage.
• Copier les paramètres d'une autre ligne :l'équipement, le pochoir, la finition de la carte, la géométrie des composants, la masse thermique et le débit peuvent nécessiter différents paramètres.

Informations à préparer avant de demander une recommandation

• Processus d’assemblage et équipements disponibles
• Détails du CMS, du-trou traversant, du connecteur, de la borne ou du-joint de fil
• Plus petit pas de composant, ouverture de pochoir ou géométrie de joint
• Alliage préféré ou restriction réglementaire
• Classification des flux et exigences de nettoyage
• Volume de production et niveau d’automatisation
• Finitions des PCB et des composants
• Défauts actuels ou limitations du processus
• Fiabilité, exigences des clients et du marché

La forme de soudure correcte doit d'abord correspondre au mode de livraison. La pâte prend en charge les dépôts contrôlés avant la refusion, le fil prend en charge les joints chauffés individuels et la barre prend en charge les processus de bain en fusion. Une fois ce choix clair, l’alliage, le flux, l’emballage et la fenêtre de processus peuvent être spécifiés avec plus de précision.

Pour discuter d'un assemblage de PCB ou d'un processus de soudure spécifique,envoyez vos exigences d'assemblage, y compris l'équipement, la préférence d'alliage, les exigences en matière de flux ou de nettoyage, le volume de production et le problème de soudure actuel.