Pâte flux etpâte à souderreprésentent deux matériaux fondamentalement distincts dans l'assemblage électronique, bien que la convention de dénomination provoque une confusion persistante dans l'industrie. La pâte flux contient uniquement des composés de flux-généralement des formulations à base de colophane-ou à base de-solubles dans l'eau-conçues exclusivement pour l'élimination des oxydes et la promotion du mouillage. La pâte à souder, en revanche, est un matériau composite comprenant des particules d'alliage métallique en suspension dans un flux, conçu pour une liaison métallurgique en une seule étape-. Le chevauchement fonctionnel de leurs composants de flux masque une divergence critique dans la méthodologie d'application.
Pourquoi les gens continuent de les mélanger
J'ai vu des ingénieurs avec quinze ans d'expérience se tromper de tube. Cela arrive plus que quiconque ne l’admet.
Le problème commence par la façon dont les fabricants étiquettent les produits. « Coller » apparaît sur les deux produits. Certaines entreprises utilisent même des emballages presque identiques : -des seringues de même taille et des bouchons de couleur similaire. Vous travaillez sous grossissement à 2 heures du matin en essayant de retravailler un BGA, et tout à coup vous avez appliqué de la pâte de flux là où vous aviez besoin de pâte à souder. Le joint semble humide, semble prêt, mais il n'y a pas de métal pour former le lien réel.
Voici ce que personne ne vous dit en formation : la pâte fluxante est différente. Il est généralement plus translucide, parfois presque comme du miel-en consistance. La pâte à souder a cet aspect gris et granuleux caractéristique des particules métalliques en suspension. Une fois que vous avez traité les deux en profondeur, vous pouvez les distinguer uniquement par leur texture. Mais cela prend du temps.
Le côté chimique de la pâte flux
Les formulations de pâtes fluxantes appartiennent à plusieurs systèmes de classification, la norme IPC J-STD-004B étant la plus largement référencée dans la fabrication nord-américaine.
- À base de colophane-(RO) :Formulation traditionnelle dérivée de la résine de pin. La colophane s'active aux températures de soudage, devenant légèrement acide pour dissoudre les oxydes. Les résidus de post--soudage sont généralement inoffensifs, bien qu'ils puissent attirer la poussière dans les environnements humides. Certaines spécifications militaires plus anciennes exigent encore exclusivement du flux de colophane.
- Acide organique (OR) :Formulations hydrosolubles-utilisant des acides organiques comme l'acide adipique ou succinique. Activation plus forte que la colophane. Il faut absolument -nettoyer le processus- laisser ces résidus sur une planche et vous demandez une croissance de dendrites et d'éventuelles pannes sur le terrain. J'ai appris celui-ci à mes dépens sur un projet de capteur d'humidité-.
- Acide inorganique (IN) :Rarement utilisé en électronique. Ce sont les formulations agressives que vous verriez dans la plomberie ou la tôlerie. La corrosivité les rend inadaptés aux composants sensibles.
- Synthétique activé (SA) :Formulations modernes conçues pour imiter les performances de la colophane avec la chimie synthétique. Souvent commercialisées comme des options « sans-nettoyage ».
La température d'activation est extrêmement importante et les fiches techniques ne le précisent pas toujours. Un flux conçu pour un traitement sans plomb-à 250 degrés ne fonctionnera pas de manière identique au point eutectique de 183 degrés de la soudure à l'étain-plomb. Vous obtiendrez une élimination incomplète de l'oxyde, un mauvais mouillage et des joints qui semblent acceptables mais échoueront sous le cycle thermique.
Composition de la pâte à souder
La pâte à souder est vraiment compliquée.
La teneur en métal varie généralement de 88 % à 92 % en poids, bien que cela se traduise par environ 50 % en volume en raison des différences de densité. La distribution granulométrique suit un système de classification des types -Le type 3 (25-45 microns) reste le cheval de bataille pour la plupart des applications SMT, tandis que les pâtes de type 4 et de type 5 avec des particules plus fines répondent aux exigences des composants 0201 et des boîtiers micro-BGA.
Le véhicule de flux contenu dans la pâte à souder remplit de multiples fonctions au-delà de la simple élimination de l'oxyde. Il fournit les propriétés rhéologiques nécessaires à l'impression au pochoir.-la pâte doit rouler et non glisser sur la surface du pochoir. Il doit se détacher proprement des parois des ouvertures. Il a besoin d'une adhérence suffisante pour maintenir les composants pendant le placement. Et il doit dégazer proprement lors de la refusion sans éclaboussures.
Cela demande beaucoup à ce qui est essentiellement un médium sacrificiel.
Compositions d'alliages courantes :
L'étain-plomb (Sn63/Pb37) reste utilisé pour certaines applications aérospatiales et militaires exemptées des exigences RoHS. Le point de fusion de 183 degrés et les excellentes caractéristiques de mouillage en ont fait la norme industrielle pendant des décennies.
Le SAC305 (96,5 % d'étain, 3 % d'argent, 0,5 % de cuivre) est apparu comme l'alternative dominante sans plomb. Point de fusion plus élevé autour de 217-220 degrés. La teneur en argent augmente les coûts des matériaux mais améliore la résistance à la fatigue thermique.
Les alternatives à basse-température comme le Sn42/Bi58 (point de fusion de 138 degrés) gagnent du terrain pour les assemblages-sensibles à la chaleur. Le bismuth rend les joints quelque peu cassants, ce qui limite les applications.
Différences d’application pratique
La pâte fluxante s'applique avant et pendant les opérations de reprise. Vous l'utilisez pour préparer des surfaces, activer le mouillage ou faciliter l'écoulement de la soudure dans des scénarios de brasage manuel-. C'est une aide au processus, pas un matériau d'assemblage.
Une séquence de retouche typique : appliquer une pâte de flux sur le site, positionner le composant de remplacement, refusionner avec de l'air chaud ou un IR focalisé. Le flux nettoie la soudure existante, favorise la coalescence et la soudure d'origine sur les pastilles forme le joint. Aucun métal supplémentaire n'est requis-en supposant qu'un volume de soudure suffisant existe.
La pâte à souder assure à la fois la fonction de flux et le métal pour la formation des joints. Il est distribué ou imprimé au pochoir-sur des tampons nus avant le placement des composants. Le cycle de refusion active le flux, fait fondre les particules d'alliage et forme des liaisons métallurgiques en une seule excursion thermique.
La distinction semble évidente écrite ainsi. En pratique, la confusion persiste car les deux produits peuvent produire des surfaces brillantes et humides-lors du chauffage. La différence n'apparaît que lorsque l'on sonde le joint ou que l'on le soumet à une contrainte mécanique.
Particularités du stockage et de la manipulation
La pâte à souder nécessite une réfrigération. Le véhicule de flux se dégrade à température ambiante et les particules métalliques peuvent s'oxyder ou se déposer. La plupart des fabricants spécifient un stockage à 0 -10 degrés avec une durée de conservation de 6 mois. Avant utilisation, vous devez laisser le récipient atteindre la température ambiante. L'ouverture de la pâte froide introduit de la condensation qui détruit la qualité d'impression.
La période d'échauffement-attire les gens. Quatre heures minimum pour un pot de 500g. Ouvrez-le tôt et vous avez compromis l'intégralité du conteneur.
La pâte flux est plus indulgente, généralement stable à température ambiante pendant 12-24 mois. Certaines formulations à haute activité peuvent nécessiter une réfrigération, mais ce n'est pas universel.
Aucun des deux produits ne tolère le gel. Le changement de phase perturbe le mélange homogène d'une manière qui ne peut pas être récupérée par un re-mélange.
Quand la pâte à flux sauve la situation
Suppression de composants. Arrêt complet. C’est là que la pâte à flux gagne sa place sur chaque poste de reprise.
Tenter de supprimer un QFN ou un BGA sans flux adéquat est un exercice de frustration. La soudure existante ne mouille pas correctement, le composant colle de manière inégale et les dommages aux plaquettes deviennent presque inévitables. Une application généreuse de pâte fondante appropriée transforme l'opération.
Les processus d'épinglage-dans-pâte bénéficient également d'une application de flux supplémentaire, bien que cela confine au territoire de la fabrication spécialisée.
Pour les retouches de soudure à la vague-lorsque vous traitez des pontages ou un remplissage insuffisant sur des-joints traversants-la pâte flux appliquée avec un pinceau ou un stylo flux permet un écoulement de soudure propre sans ajouter de volume. Il y a déjà suffisamment de soudure présente ; vous en avez juste besoin pour vous comporter.
Quand seule la pâte à souder fonctionne
Nouvel assemblage de composants-montés en surface. Vous ne pouvez pas utiliser de flux-coller jusqu'à un joint dépourvu de soudure.
Étape-applications de brasage où les cycles de refusion séquentiels nécessitent des volumes d'alliage précis. Le prototype fonctionne à l’aide d’un équipement de distribution. Impression au pochoir pour les volumes de production. Les préformes sont ici une alternative, mais la pâte reste dominante pour le SMT standard.
La sélection de la taille des particules devient essentielle pour un-travail de précision. Tenter d'imprimer une pâte de type 3 à travers une ouverture de pochoir de 0,3 mm entraîne des dépôts incohérents et des défauts de pontage. Vous avez besoin de type 4 ou plus fin, avec une rhéologie de flux appropriée.
Quelques vérités de redistribution dont personne ne fait la publicité
Le profil de refusion pour la pâte à souder sans plomb-exige plus de précision que l'étain-plomb ne l'a jamais fait. La fenêtre de traitement se rétrécit considérablement- vous devez atteindre le liquidus, le maintenir suffisamment longtemps pour un mouillage correct, mais éviter les périodes prolongées au-dessus de 250 degrés où la croissance intermétallique s'accélère et les composants atteignent leurs limites thermiques.
La pâte flux utilisée conjointement avec la soudure existante n'est pas confrontée à des contraintes identiques. Le flux s'active, fait son travail et brûle. Vous n'essayez pas de faire fondre une distribution de particules ; vous activez le flux d'un alliage déjà-présent.
Cela signifie que les profils de retouche peuvent différer considérablement des profils de refusion de production, même sur le même assemblage. La masse thermique est différente, le volume de soudure est différent, le comportement du flux change.
Indicateurs de qualité
Résidu de pâte flux acceptable (pour les formulations non-propres) : minime, non-collant, non-conducteur. Une exposition à une humidité élevée ne devrait pas provoquer de changements visibles.
Joint de pâte à braser acceptable : géométrie de congé lisse et concave, mouillage complet des tampons, aucun vide visible aux rayons X-, épaisseur intermétallique appropriée.
Indicateurs problématiques pour la pâte fondante : résidus collants qui attirent la contamination, dépôts cristallins blancs (activateurs n'ayant pas réagi), corrosion sur les conducteurs à proximité.
Indicateurs problématiques pour la pâte à braser : aspect de joint granuleux (joint froid ou refusion insuffisante), billes de soudure à la surface du masque (volume de pâte excessif ou problèmes de profil), tombstoning (forces de mouillage inégales lors de la refusion).
La question du coût
Pâte flux : 15 à 80 $ le kilogramme selon la formulation et le fabricant. Vous utilisez des quantités relativement petites, même dans des environnements de production.
Pâte à souder : 80-400+ $ par kilogramme. La teneur en métal détermine le prix, le SAC305 se situant dans le haut de gamme en raison de l'argent. Les alliages spécialisés destinés aux applications à haute-fiabilité peuvent dépasser 600 $/kg.
Du point de vue de la consommation, l'utilisation de la pâte fluxante peut atteindre 50 -100 grammes par mois dans le cadre d'une opération de retouche modérée. La consommation de pâte à souder évolue avec le volume de production : une ligne SMT très fréquentée peut brûler plusieurs kilogrammes par jour.
Les aspects économiques privilégient l'utilisation appropriée de chaque matériau plutôt que de tenter une substitution. Utiliser une pâte à souder coûteuse là où une pâte de flux suffirait gaspille de l'argent. L’utilisation de pâte fluxante là où l’ajout de métal est nécessaire fait perdre du temps et des composants.
Considérations de compatibilité
Toutes les pâtes flux ne fonctionnent pas avec tous les alliages de soudure. La chimie d’activation doit s’adresser aux espèces d’oxydes spécifiques présentes. Les oxydes sans plomb-sont généralement plus tenaces que les oxydes d'étain-plomb, nécessitant des formulations de flux plus agressives.
Le mélange de flux chimiques sur un seul assemblage crée des risques de fiabilité. Un flux de production sans-propre suivi d'un flux de reprise-soluble dans l'eau laisse des combinaisons de résidus qu'aucun des deux processus de nettoyage ne traite entièrement.
L'approche la plus sûre : utilisez une pâte de flux du même fabricant et de la même famille chimique que votre pâte à souder. Si votre production utilise de la pâte à souder Kester R562, utilisez les produits de flux Kester pour les retouches. Les combinaisons entre-fabricants peuvent fonctionner mais nécessitent une validation.
Un bref mot sur les agents collants
Certains opérateurs utilisent la pâte fluxante comme adhésif pour composants, exploitant son caractère collant pour maintenir les pièces pendant la manipulation avant la refusion. Cela fonctionne à la rigueur mais crée des problèmes - : la répartition des résidus de flux devient imprévisible et vous pouvez appliquer beaucoup plus de flux que nécessaire pour la fonction de soudure.
Des adhésifs SMT dédiés existent à cet effet. Ils sont formulés pour maintenir l'adhérence sans interférer avec le processus de soudure. L'utilisation de pâte de flux comme substitut est l'un de ces expédients d'atelier qui finissent par provoquer une fuite de qualité.
Notes pratiques finales
Vérifiez toujours que vous prenez le bon matériau avant l'application. Le coup d'œil de deux-secondes sur l'étiquette bat la session de retouche de deux-heures.
Maintenir un équipement de distribution séparé pour la pâte à flux et la pâte à souder. La contamination croisée-introduit un comportement incohérent difficile à diagnostiquer.
Datez vos contenants à l’ouverture. Les deux matériaux se dégradent une fois exposés à l’atmosphère, mais à des rythmes différents. "C'était bien le mois dernier" ne veut pas dire que tout va bien aujourd'hui.
En cas de doute, testez sur du matériel mis au rebut avant de vous engager dans des assemblages de production. Les différences de comportement entre la pâte à flux et la pâte à souder deviennent immédiatement apparentes sous grossissement après un cycle de refusion-si vous savez ce que vous recherchez.
