Le soudage est une étape indispensable dans le Processus d'assemblage de PCBLe soudage permet de fixer solidement les composants aux cartes de circuits imprimés. Deux méthodes de soudage sont couramment utilisées dans l'industrie des circuits imprimés : le soudage à la vague et le soudage par refusion. Elles ont le même objectif, mais leurs applications et leurs principes de fonctionnement diffèrent. Il est essentiel de comprendre leurs différences et de savoir quelle méthode de soudage utiliser selon les situations. Dans cet article, nous comparerons ces deux méthodes, examinerons leurs avantages et leurs inconvénients, et vous aiderons à choisir le procédé le plus adapté à vos besoins d'assemblage de circuits imprimés.
Soudage à la vague vs soudage par refusion : principales différences en bref
Vous trouverez ci-dessous une brève comparaison de ces deux approches avant d'entrer dans les détails :
| Aspect | Vague de soudure | soudage par refusion |
| Type de composant | Principalement des composants THT | Composants CMS (avec THT sélectif) |
| Méthode de chauffage | Contacts de soudure à la vague fondue, face inférieure du circuit imprimé | Courbe de chauffage contrôlée à l'intérieur du four de refusion |
| La précision | Plus bas ; convient aux plombs plus gros | Précision accrue ; idéal pour les composants CMS à pas fin. |
| Volume de production | Très efficace pour les grands lots de THT | Idéal pour la production en grande série de composants CMS |
| Utilisation recto-verso | Limité (principalement unilatéral) | Largement utilisé ; idéal pour le CMS double face |
| Coût de l'équipement | Coût en adjuvantation plus élevé. | Meilleure performance du béton |
| Applications idéales | Cartes d'alimentation, connecteurs, assemblages simples | Électronique grand public haute densité, IoT, télécommunications |
Maintenant que nous avons compris les principales différences entre le brasage à la vague et le brasage par refusion, examinons de plus près le fonctionnement de chaque procédé. Nous commencerons par le brasage à la vague.
Qu'est-ce que la soudure à la vague ?
Le brasage à la vague permet de fixer les composants sur une carte de circuit imprimé à l'aide d'une vague de brasure fondue. Lorsque la carte passe au-dessus de la vague, la brasure s'écoule en dessous et enrobe les pattes des composants pour créer des connexions fiables. Cette méthode est particulièrement efficace pour la production en série de cartes comportant des composants traversants.
Le procédé de soudure à la vague
La soudure à la vague implique 4 étapes et nous les examinerons une par une.
1. Projection de flux
La première étape consiste à appliquer le flux sur les composants à souder. Le flux a pour principales fonctions d'éliminer les oxydes de surface et d'empêcher l'oxydation pendant le processus de soudure, ce qui permet à la soudure d'adhérer correctement au métal.
2. Préchauffage
Les circuits imprimés circulent dans un tunnel thermique sur une palette, le long d'une chaîne semblable à un tapis roulant. Ce processus est nécessaire pour activer le flux et effectuer le préchauffage.
3. Soudure à la vague
Lorsque la température continue d'augmenter, la pâte à braser fond et devient liquide. Cela crée une vague de soudure qui se propage sur toute la carte et permet aux composants de se fixer solidement à celle-ci.
4. Refroidissement
Le profil de brasage à la vague est conforme à la courbe de température. Cette courbe commence à chuter lorsque la température atteint son maximum lors de la phase de brasage à la vague. C'est ce qu'on appelle la « zone de refroidissement ». L'assemblage de la carte peut être réalisé après refroidissement à température ambiante.
Avantages de la soudure à la vague
- Haut débit : Le brasage à la vague est un procédé à haut débit car il permet de souder plusieurs composants simultanément ; il est donc applicable à la production de masse.
- Liaison mécanique solide : Le brasage à la vague crée des joints de soudure solides et fiables, adaptés aux composants soumis à de fortes contraintes mécaniques.
- Rentable pour les grands volumes : une fois le processus mis en place, le soudage à la vague offre des coûts unitaires très bas, ce qui le rend idéal pour la production à grande échelle.
Inconvénients de la soudure à la vague
- Compatibilité limitée des composants : la soudure à la vague ne convient pas à tous Composants PCB, car certains composants peuvent ne pas être en mesure de résister à la température élevée de la vague de soudure.
- Précision limitée : il est difficile de contrôler précisément la vague de soudure, ce qui peut entraîner une qualité de soudure inégale, comme des ponts de soudure, et endommager des composants sensibles.
Qu'est-ce que la soudure par refusion ?
Le brasage par refusion est un procédé largement utilisé dans l'industrie électronique pour l'assemblage de composants électroniques. composants montés en surface (CMS) sur les circuits imprimés. Ce procédé utilise un chauffage contrôlé pour faire fondre la pâte à braser, créant ainsi des connexions électriques et mécaniques fiables entre les composants et le circuit imprimé.
Processus de soudage par refusion
Avant de procéder au soudage proprement dit, les composants doivent être positionnés sur la carte. Cette préparation comprend deux étapes. Dans un premier temps, la pâte à braser est appliquée avec précision sur chaque pastille à l'aide d'un pochoir. Dans un second temps, des machines de placement permettent de positionner les composants sur les pastilles. Le soudage par refusion proprement dit ne commence qu'une fois ces préparatifs terminés.
Le processus de brasage par refusion comprend quatre étapes :
Préchauffage
Le préchauffage est essentiel pour la fabrication de circuits imprimés de haute qualité. Il remplit deux fonctions principales lors du brasage par refusion : il permet à l’assemblage du circuit imprimé d’atteindre facilement la température requise et d’obtenir le profil thermique nécessaire ; de plus, le préchauffage élimine les solvants volatils contenus dans la pâte à braser. Un préchauffage mal effectué peut entraîner des défauts tels que des projections de soudure ou des vides, dus à la présence de solvants résiduels.
Bain thermal
Lors du maintien en température, la température continue d'augmenter à un rythme contrôlé. Cette étape active le flux de la pâte à braser, qui élimine les oxydes des surfaces métalliques et les prépare à la brasure. Elle garantit également une température uniforme sur l'ensemble de la carte, évitant ainsi un chauffage inégal susceptible d'entraîner des déformations ou des soudures de mauvaise qualité.
soudage par refusion
Cette étape correspond à la température maximale du processus. Cette température permet la fusion et le refusion de la pâte à braser. Le contrôle de la température est crucial lors du brasage par refusion. Une température trop basse peut empêcher la pâte de refusionner, tandis qu'une température trop élevée risque d'endommager la carte ou les composants CMS.
, par exemple en : BGA Il y a beaucoup de billes de soudure qui fondent lors du soudage par refusion. Si la température de soudage n'est pas optimale, ces billes risquent de fondre de manière inégale et les BGA pourraient être endommagés lors des retouches.
Refroidissement
Lorsque la température maximale est atteinte, l'assemblage entre dans la phase de refroidissement. Le refroidissement entraîne la solidification de la pâte à braser et les composants sont fixés définitivement à leurs pastilles de contact sur la carte.
Avantages de la soudure par refusion
- Haute précision : Les profils de chauffage et de refroidissement lors du brasage par refusion sont contrôlés avec précision, ce qui permet d'obtenir des joints de soudure fiables et de haute qualité.
- Idéal pour les cartes haute densité : le soudage par refusion permet de réaliser des circuits imprimés complexes assemblés avec des composants CMS denses et de petite taille.
- Adapté à l'automatisation : le procédé s'intègre facilement aux chaînes de montage automatisées, réduisant ainsi les coûts de main-d'œuvre et améliorant la régularité.
Inconvénients du soudage par refusion
- Ne convient pas aux composants traversants : le soudage par refusion convient uniquement aux composants CMS et ne permet pas de souder efficacement les composants traversants traditionnels.
- Résistance mécanique moindre aux points de contrainte : comparées au brasage à la vague, les soudures réalisées par refusion sont moins stables mécaniquement. Elles ne sont donc pas idéales pour les composants soumis à des contraintes physiques élevées, aux vibrations ou à une manipulation fréquente.
Pour en savoir plus sur la soudure par refusion, consultez notre autre blog : Soudure par refusion sur PCB
Soudage à la vague ou soudage par refusion : comment choisir ?
Le soudage à la vague et le soudage par refusion sont deux techniques de soudage efficaces lors de l'assemblage de circuits imprimés. Mais comment choisir la plus adaptée à votre projet ?
Commencez par identifier les types de composants nécessaires à vos projets de circuits imprimés. Si le circuit imprimé utilise principalement des composants montés en surface, le soudage par refusion est la méthode idéale. En revanche, si vous utilisez principalement des composants traversants ou des composants soumis à de fortes contraintes mécaniques, le soudage à la vague est plus approprié.
Pour les conceptions à technologies mixtes comportant à la fois des composants CMS et des composants traversants, il convient d'utiliser les deux. Assemblez d'abord les composants CMS, puis utilisez le brasage à la vague ou le brasage sélectif pour assembler les composants traversants restants.
Il convient également de prendre en compte d'autres facteurs tels que les volumes de production, les coûts d'investissement en équipements et les exigences de précision. Le brasage par refusion excelle dans la production automatisée et à haut débit de composants CMS, tandis que le brasage à la vague demeure plus efficace et économique pour les cartes comportant de nombreux tubes traversants.
En résumé, il n'existe pas de procédé universellement supérieur, seulement celui qui correspond le mieux à vos conceptions de circuits imprimés et à vos besoins de production. Avant de faire votre choix, analysez tous ces facteurs afin de sélectionner la méthode la plus appropriée.
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– Contrôle qualité rigoureux et conformité aux normes IPC
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FAQ sur le soudage à la vague et le soudage par refusion
Q1 : Quelle est la principale différence entre le soudage à la vague et le soudage par refusion ?
Le brasage par refusion consiste à faire fondre la pâte à braser dans un four, tandis que le brasage à la vague assemble les pièces à l'aide d'une vague de brasure fondue.
Q2 : Quel est l'avantage du soudage à la vague par rapport au soudage manuel ?
Le soudage à la vague présente de nombreux avantages par rapport au soudage manuel : meilleure connectivité de la soudure, traitement plus rapide, répétabilité du processus améliorée, moins d’erreurs humaines, etc.
Q3 : Peut-on assembler un circuit imprimé en utilisant à la fois le soudage à la vague et le soudage par refusion ?
Bien sûr. Dans la conception de circuits imprimés à technologies mixtes, il est courant d'utiliser à la fois les techniques de soudage à la vague et par refusion pour assembler les composants.
Q4 : À quelle température la soudure refond-elle ?
Les températures de refusion varient généralement de 230 à 260 °C pour la soudure sans plomb et de 210 à 240 °C pour la soudure au plomb.
