Le pontage par soudure SMT est un défi courant auquel sont confrontés les fabricants de produits électroniques au cours du processus d'assemblage. Ce phénomène se produit lorsque la soudure connecte par inadvertance deux composants ou zones conductrices adjacents, entraînant un court-circuit ou une fonctionnalité compromise.Dans cet article, nous aborderons les subtilités des ponts à souder SMT, y compris leurs causes, les mesures préventives et les solutions efficaces.
1. Qu'est-ce que le pont de soudure SMT PCB :
Le pontage de soudure SMT, également connu sous le nom de « court-circuit de soudure » ou « pont de soudure », se produit lors de l'assemblage de composants de technologie de montage en surface (SMT) sur une carte de circuit imprimé (PCB). En SMT, les composants sont montés directement sur la surface du PCB et de la pâte à souder est utilisée pour créer des connexions électriques et mécaniques entre le composant et le PCB. Pendant le processus de soudage, de la pâte à souder est appliquée sur les plots PCB et les fils des composants SMT. Le PCB est ensuite chauffé, ce qui fait fondre et couler la pâte à souder, créant ainsi une liaison entre le composant et le PCB.
2.Causes du pontage de soudure de PCB SMT :
Le pontage par soudure SMT se produit lorsqu'une connexion involontaire est formée entre des plages ou des fils adjacents sur une carte de circuit imprimé (PCB) lors de l'assemblage. Ce phénomène peut entraîner des courts-circuits, des connexions incorrectes et une panne globale des équipements électroniques.
Des ponts de soudure SMT peuvent se produire pour diverses raisons, notamment un volume de pâte à souder insuffisant, une conception de pochoir incorrecte ou mal alignée, une refusion inadéquate des joints de soudure, une contamination par PCB et des résidus de flux excessifs.Une quantité insuffisante de pâte à souder est l’une des causes des ponts de soudure. Pendant le processus d'impression au pochoir, de la pâte à souder est appliquée sur les pastilles du PCB et les fils des composants. Si vous n'appliquez pas suffisamment de pâte à souder, vous risquez de vous retrouver avec une hauteur d'écartement faible, ce qui signifie qu'il n'y aura pas assez de place pour que la pâte à souder connecte correctement le composant au plot. Cela peut conduire à une mauvaise séparation des composants et à la formation de ponts de soudure entre les composants adjacents. Une conception incorrecte du pochoir ou un mauvais alignement peuvent également provoquer des ponts de soudure.
Des pochoirs mal conçus peuvent provoquer un dépôt inégal de pâte à souder lors de l’application de la pâte à souder. Cela signifie qu'il peut y avoir trop de pâte à souder dans certaines zones et pas assez dans d'autres.Un dépôt déséquilibré de pâte à souder peut provoquer un pontage de soudure entre des composants adjacents ou des zones conductrices sur le PCB. De même, si le pochoir n'est pas correctement aligné lors de l'application de la pâte à braser, les dépôts de soudure peuvent se désaligner et former des ponts de soudure.
Une refusion inadéquate des joints de soudure est une autre cause de pontage de soudure. Pendant le processus de soudure, le PCB avec la pâte à souder est chauffé à une température spécifique afin que la pâte à souder fonde et s'écoule pour former des joints de soudure.Si le profil de température ou les paramètres de refusion ne sont pas correctement définis, la pâte à souder risque de ne pas fondre complètement ou de ne pas s'écouler correctement. Cela peut entraîner une fusion incomplète et une séparation insuffisante entre les plages ou les conducteurs adjacents, entraînant un pontage de soudure.
La contamination par les PCB est une cause fréquente de pontage par soudure. Avant le processus de soudage, des contaminants tels que de la poussière, de l'humidité, de l'huile ou des résidus de flux peuvent être présents sur la surface du PCB.Ces contaminants peuvent interférer avec le mouillage et l'écoulement appropriés de la soudure, ce qui facilite la formation de connexions involontaires entre les plages ou les fils adjacents.
Des résidus de flux excessifs peuvent également provoquer la formation de ponts de soudure. Le flux est un produit chimique utilisé pour éliminer les oxydes des surfaces métalliques et favoriser le mouillage de la soudure pendant le brasage.Cependant, si le flux n’est pas correctement nettoyé après le soudage, il peut laisser des résidus. Ces résidus peuvent agir comme un milieu conducteur, permettant à la soudure de créer des connexions involontaires et des ponts de soudure entre des plages ou des fils adjacents sur le PCB.
3. Mesures préventives pour les ponts à souder SMT PCB :
A. Optimiser la conception et l'alignement du pochoir : L'un des facteurs clés pour éviter les ponts de soudure est d'optimiser la conception du pochoir et d'assurer un alignement correct lors de l'application de la pâte à souder.Cela implique de réduire la taille de l'ouverture pour contrôler la quantité de pâte à souder déposée sur les plages du PCB. Des pores de plus petite taille aident à réduire le risque de propagation d'un excès de pâte à souder et de formation de ponts. De plus, arrondir les bords des trous du pochoir peut favoriser une meilleure libération de la pâte à souder et réduire la tendance de la soudure à former un pont entre les plages adjacentes. La mise en œuvre de techniques anti-pontage, telles que l'incorporation de ponts ou d'espaces plus petits dans la conception du pochoir, peut également aider à prévenir les pontages de soudure. Ces caractéristiques de prévention des ponts créent une barrière physique qui bloque le flux de soudure entre les plages adjacentes, réduisant ainsi le risque de formation de ponts de soudure. Un bon alignement du modèle pendant le processus de collage est essentiel pour maintenir l'espacement requis entre les composants. Un mauvais alignement entraîne un dépôt inégal de la pâte à souder, ce qui augmente le risque de ponts de soudure. L'utilisation d'un système d'alignement tel qu'un système de vision ou un alignement laser peut garantir un placement précis du pochoir et minimiser l'apparition de ponts de soudure.
B. Contrôler la quantité de pâte à souder : Il est essentiel de contrôler la quantité de pâte à souder pour éviter un dépôt excessif, qui peut conduire à un pontage de soudure.Plusieurs facteurs doivent être pris en compte pour déterminer la quantité optimale de pâte à souder. Ceux-ci incluent le pas des composants, l’épaisseur du pochoir et la taille du tampon. L'espacement des composants joue un rôle important dans la détermination de la quantité suffisante de pâte à souder requise. Plus les composants sont proches les uns des autres, moins il faut de pâte à souder pour éviter les pontages. L'épaisseur du pochoir affecte également la quantité de pâte à souder déposée. Les pochoirs plus épais ont tendance à déposer plus de pâte à souder, tandis que les pochoirs plus fins ont tendance à déposer moins de pâte à souder. L'ajustement de l'épaisseur du pochoir en fonction des exigences spécifiques de l'assemblage du PCB peut aider à contrôler la quantité de pâte à souder utilisée. La taille des pastilles sur le PCB doit également être prise en compte lors de la détermination de la quantité appropriée de pâte à souder. Les pastilles plus grandes peuvent nécessiter plus de volume de pâte à souder, tandis que les pastilles plus petites peuvent nécessiter moins de volume de pâte à souder. Analyser correctement ces variables et ajuster le volume de pâte à souder en conséquence peut aider à prévenir un dépôt excessif de soudure et à minimiser le risque de pontage de soudure.
C. Assurer une refusion appropriée des joints de soudure : Il est essentiel d'obtenir une refusion appropriée des joints de soudure pour éviter les ponts de soudure.Cela implique la mise en œuvre de profils de température, de temps de séjour et de paramètres de refusion appropriés pendant le processus de soudage. Le profil de température fait référence aux cycles de chauffage et de refroidissement que traverse le PCB pendant la refusion. Le profil de température recommandé pour la pâte à braser spécifique utilisée doit être suivi. Cela garantit une fusion et un écoulement complets de la pâte à souder, permettant un mouillage correct des fils des composants et des plages de circuits imprimés tout en empêchant une refusion insuffisante ou incomplète. Le temps de séjour, qui fait référence au temps pendant lequel le PCB est exposé à la température de refusion maximale, doit également être soigneusement pris en compte. Un temps de séjour suffisant permet à la pâte à braser de se liquéfier complètement et de former les composés intermétalliques requis, améliorant ainsi la qualité du joint de soudure. Un temps de séjour insuffisant entraîne une fusion insuffisante, ce qui entraîne des joints de soudure incomplets et un risque accru de ponts de soudure. Les paramètres de refusion, tels que la vitesse du convoyeur et la température maximale, doivent être optimisés pour garantir une fusion et une solidification complètes de la pâte à souder. Il est essentiel de contrôler la vitesse du convoyeur pour obtenir un transfert de chaleur adéquat et un temps suffisant pour que la pâte à souder s'écoule et se solidifie. La température maximale doit être réglée à un niveau optimal pour la pâte à braser spécifique, garantissant une refusion complète sans provoquer de dépôt ou de pontage excessif de soudure.
D. Gérer la propreté des PCB : Une bonne gestion de la propreté des PCB est essentielle pour éviter les pontages de soudure.La contamination de la surface du PCB peut interférer avec le mouillage de la soudure et augmenter le risque de formation de ponts de soudure. L'élimination des contaminants avant le processus de soudage est essentielle. Un nettoyage en profondeur des PCB à l'aide d'agents et de techniques de nettoyage appropriés aidera à éliminer la poussière, l'humidité, l'huile et d'autres contaminants. Cela garantit que la pâte à souder mouille correctement les plots du PCB et les fils des composants, réduisant ainsi le risque de ponts de soudure. De plus, un stockage et une manipulation appropriés des PCB, ainsi qu'une minimisation du contact humain, peuvent contribuer à minimiser la contamination et à maintenir l'ensemble du processus d'assemblage propre.
E. Inspection et reprise après brasage : effectuer une inspection visuelle approfondie et une inspection optique automatisée (AOI) après le processus de soudage est essentiel pour identifier tout problème de pontage de soudure.La détection rapide des ponts de soudure permet d'effectuer des retouches et des réparations en temps opportun pour corriger le problème avant de provoquer d'autres problèmes ou pannes. Une inspection visuelle implique une inspection approfondie des joints de soudure pour identifier tout signe de pontage de soudure. Des outils grossissants, tels qu'un microscope ou une loupe, peuvent aider à identifier avec précision la présence d'un pont dentaire. Les systèmes AOI utilisent une technologie d'inspection basée sur l'image pour détecter et identifier automatiquement les défauts des ponts de soudure. Ces systèmes peuvent analyser rapidement les PCB et fournir une analyse détaillée de la qualité des joints de soudure, y compris la présence de pontages. Les systèmes AOI sont particulièrement utiles pour détecter les ponts de soudure plus petits et difficiles à trouver qui peuvent manquer lors de l'inspection visuelle. Une fois qu'un pont de soudure est découvert, il doit être retravaillé et réparé immédiatement. Cela implique d'utiliser des outils et des techniques appropriés pour éliminer l'excès de soudure et séparer les connexions du pont. Prendre les mesures nécessaires pour corriger les ponts de soudure est essentiel pour éviter d’autres problèmes et garantir la fiabilité du produit fini.
4. Solutions efficaces pour le pontage par soudure de PCB SMT :
A. Dessoudage manuel : pour les petits ponts de soudure, le retrait manuel de la soudure est une solution efficace, en utilisant un fer à souder à pointe fine sous une loupe pour accéder et retirer le pont de soudure.Cette technologie nécessite une manipulation soigneuse pour éviter d’endommager les composants environnants ou les zones conductrices. Pour retirer les ponts de soudure, chauffez la pointe du fer à souder et appliquez-la soigneusement sur l'excédent de soudure, en la faisant fondre et en l'écartant. Il est crucial de s'assurer que la pointe du fer à souder n'entre pas en contact avec d'autres composants ou zones pour éviter de causer des dommages. Cette méthode fonctionne mieux là où le pont de soudure est visible et accessible, et il faut veiller à effectuer des mouvements précis et contrôlés.
B. Utilisez un fer à souder et du fil à souder pour les retouches : Les retouches à l'aide d'un fer à souder et d'un fil à souder (également appelé tresse à dessouder) sont une autre solution efficace pour retirer les ponts de soudure.La mèche à souder est constituée d'un mince fil de cuivre recouvert de flux pour faciliter le processus de dessoudage. Pour utiliser cette technique, une mèche à souder est placée sur l'excédent de soudure et la chaleur du fer à souder est appliquée à la mèche à souder. La chaleur fait fondre la soudure et la mèche absorbe la soudure fondue, l'éliminant ainsi. Cette méthode nécessite de l'habileté et de la précision pour éviter d'endommager les composants délicats, et il faut assurer une couverture adéquate du noyau de soudure sur le pont de soudure. Ce processus devra peut-être être répété plusieurs fois pour éliminer complètement la soudure.
C. Détection et retrait automatiques des ponts de soudure : les systèmes d'inspection avancés équipés de la technologie de vision industrielle peuvent identifier rapidement les ponts de soudure et faciliter leur retrait grâce à un chauffage laser localisé ou à une technologie à jet d'air.Ces solutions automatisées offrent une grande précision et efficacité dans la détection et l'élimination des ponts de soudure. Les systèmes de vision industrielle utilisent des caméras et des algorithmes de traitement d'image pour analyser la qualité des joints de soudure et détecter toute anomalie, y compris les ponts de soudure. Une fois identifié, le système peut déclencher différents modes d’intervention. L'une de ces méthodes est le chauffage laser localisé, où un laser est utilisé pour chauffer et faire fondre sélectivement le pont de soudure afin qu'il puisse être facilement retiré. Une autre méthode consiste à utiliser un jet d'air concentré qui applique un flux d'air contrôlé pour éliminer l'excès de soudure sans affecter les composants environnants. Ces systèmes automatisés permettent d'économiser du temps et des efforts tout en garantissant des résultats cohérents et fiables.
D. Utiliser le brasage sélectif à la vague : Le brasage sélectif à la vague est une méthode préventive qui réduit le risque de ponts de soudure lors du brasage.Contrairement au brasage à la vague traditionnel, qui plonge l'ensemble du PCB dans une vague de soudure fondue, le brasage à la vague sélectif n'applique la soudure fondue qu'à des zones spécifiques, contournant facilement les composants ou les zones conductrices qui peuvent facilement ponter. Cette technologie est obtenue en utilisant une buse contrôlée avec précision ou une vague de soudage mobile qui cible la zone de soudage souhaitée. En appliquant sélectivement la soudure, le risque d’étalement et de pontage excessif de la soudure peut être considérablement réduit. Le brasage à la vague sélective est particulièrement efficace sur les circuits imprimés présentant des configurations complexes ou des composants à haute densité où le risque de pontage de soudure est plus élevé. Il offre un plus grand contrôle et une plus grande précision pendant le processus de soudage, minimisant ainsi le risque d'apparition de ponts de soudure.
En résumé, Le pontage par soudure SMT constitue un défi important qui peut avoir un impact sur le processus de fabrication et la qualité des produits dans la production électronique. Cependant, en comprenant les causes et en prenant des mesures préventives, les fabricants peuvent réduire considérablement l’apparition de ponts de soudure. L'optimisation de la conception du pochoir est essentielle car elle garantit un dépôt correct de la pâte à souder et réduit le risque qu'un excès de pâte à souder provoque un pontage. De plus, le contrôle du volume de pâte à souder et des paramètres de refusion tels que la température et le temps peut aider à obtenir une formation optimale des joints de soudure et à éviter les pontages. Garder la surface du PCB propre est essentiel pour éviter les pontages de soudure, il est donc important de garantir un nettoyage et une élimination appropriés de tout contaminant ou résidu de la carte. Les procédures d'inspection après soudage, telles que l'inspection visuelle ou les systèmes automatisés, peuvent détecter la présence de ponts de soudure et faciliter les retouches en temps opportun pour résoudre ces problèmes. En mettant en œuvre ces mesures préventives et en développant des solutions efficaces, les fabricants d'électronique peuvent minimiser le risque de pontage par soudure SMT et garantir la production d'appareils électroniques fiables et de haute qualité. Un système de contrôle qualité solide et des efforts d’amélioration continue sont également essentiels pour surveiller et résoudre tout problème récurrent de pontage de soudure. En prenant les bonnes mesures, les fabricants peuvent augmenter l’efficacité de la production, réduire les coûts associés aux reprises et aux réparations et, en fin de compte, fournir des produits qui répondent ou dépassent les attentes des clients.
Heure de publication : 11 septembre 2023
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