Comment réaliser une soudure par refusion sur un circuit imprimé double face ?

Pourquoi le brasage par refusion double face des circuits imprimés est-il un défi pour la fabrication de produits électroniques ?

Dans les produits électroniques de haute performance, tels que les smartphones et les dispositifs de contrôle industriel, PCB double face sont devenus la norme. Cependant, le brasage double face présente deux défis majeurs :

1. Complexité de la gestion thermique - Pendant le brasage de la deuxième face, la première face est réchauffée, ce qui peut entraîner un détachement des composants ou une défaillance du joint de soudure.
2. Dilemme de la sélection des processus - Les procédés à base de pâte à braser et de colle rouge présentent chacun des avantages et des inconvénients, et doivent être soigneusement étudiés en fonction de la disposition des composants.

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Comparaison approfondie des deux principaux procédés de brasage

Option A : Procédé de pâte à braser double face (idéal pour les composants à haute densité)

Meilleur pour:

• Circuits imprimés avec BGA, QFN ou autres circuits intégrés de précision sur les deux faces
• Composants légers dans l'ensemble

Principales étapes:

1. Face A : Imprimer la pâte à braser → Placer les composants → Refusion de la brasure (température de pointe 245°C)
2. Laisser refroidir à température ambiante, puis retourner le PCB.
3. Face B : Imprimer la pâte à braser → Placer les composants → Utiliser un profil de température échelonné (réduire la température maximale de 5 à 10°C)

Avantages:

• Fiabilité élevée des joints de soudure
• Convient à la production de masse automatisée

Risques:

• Les gros composants peuvent se détacher lors de la deuxième refonte.
• Un contrôle précis de la température est nécessaire pour le brasage du deuxième côté.

Option B : Procédé hybride pâte à braser + colle rouge (solution pour les grands composants)

Meilleur pour:

• Un côté comporte de grands connecteurs/condensateurs électrolytiques.
• Dispositions mixtes avec des différences de poids significatives

Processus innovant:

1. Côté pâte à braser (côté A) : Soudure par refusion standard
2. Côté colle rouge (face B) : “Méthode en trois étapes : impression, placement et séchage :

• Précision de l'impression de la colle rouge : ±0,1 mm
• Température de durcissement : 120-150°C (beaucoup plus basse que le point de fusion de la pâte à souder)
• Soudure à la vague en option pour une meilleure fiabilité

Notes techniques:

• La colle rouge doit être éloignée d'au moins 0,3 mm des pastilles de soudure.
• Prolonge le temps de durcissement de 30 % pour éviter une faible adhérence

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5 règles d'or pour le contrôle de la qualité du brasage

• Optimiser le profil de température

• Première face : Courbe standard Ramp-Soak-Spike (RSS) (vitesse de chauffage de 2-3°C/s)
• Deuxième côté :Utiliser la courbe Ramp-to-Spike (RTS) (temps de préchauffage prolongé)

• Lignes directrices pour la disposition des composants

• Placer les composants lourds du même côté
• Décalage des BGA double face pour éviter la concentration des contraintes thermiques

• Critères de sélection de la pâte à braser

• Deuxième face : Utiliser une pâte à braser à basse température (par exemple, Sn42/Bi58).
• Viscosité de la colle rouge :>50 000 cps

• Paramètres critiques de l'équipement

• Inclinaison du convoyeur du four de refusion : 5-7°.
• Taux de refroidissement : 4-6°C/s

• Modernisation des techniques d'inspection

• Utiliser le SPI 3D pour l'inspection de l'épaisseur de la pâte à braser
• Microscopie acoustique obligatoire après la deuxième refusion

Problèmes courants et solutions techniques

Problème 1 : Décalage du composant QFN pendant la deuxième refonte

• Solution : Appliquer un adhésif haute température après la soudure du premier côté.
• Paramètres :Utiliser un adhésif avec une tolérance de polymérisation de >200°C

Problème 2 : perte de composants lors de la soudure à la vague (côté colle rouge)

• Améliorations :

1. Post-cuisson aux UV après l'application de la colle rouge
2. Préchauffer à 100°C avant la soudure à la vague

Problème n° 3 : vide excessif dans les joints de BGA

• Optimisation des processus :
• Prolonger le temps de décongélation de la pâte à souder jusqu'à 8 heures
• Utiliser la refusion assistée à l'azote (O₂ <500ppm)

Tendances futures des processus

1. Brasage à basse température: Alliages de soudure Sn-Bi avec chauffage pulsé
2. Contrôle intelligent de la température: Optimisation des profils en temps réel basée sur l'apprentissage automatique
3. Assemblage hybride: Solutions combinées pâte à braser + adhésif conducteur

En appliquant systématiquement ces techniques clés, les ingénieurs peuvent obtenir des rendements de premier passage supérieurs à 99,5 %.Nous recommandons de mettre en œuvre des systèmes de surveillance des fenêtres de processus pour une optimisation continue dans les environnements de production.