Le brasage est un procédé d'assemblage de deux métaux par fusion d'un métal d'apport, appelé brasure, qui s'infiltre dans le joint et se solidifie pour former une liaison solide. Il est largement utilisé dans fabrication de matériel électronique Pour assembler des circuits imprimés (PCB). Il existe deux méthodes de soudure courantes : la soudure à la vague et la soudure par refusion, qui jouent un rôle important dans la performance d'un produit électronique. Cependant, certaines personnes les confondent et la différence entre elles semble floue. Dans cet article, nous comparerons ces deux méthodes et discuterons de leurs avantages et inconvénients.
Qu'est-ce que la soudure à la vague ?
Le brasage à la vague est un procédé de soudage qui consiste à faire passer un circuit imprimé sur un bac de brasure en fusion. Ce bac est généralement constitué d'un alliage d'étain et de plomb, dont la température varie de 250 à 270 °C. Lors du passage du circuit imprimé sur le bac, une vague de brasure en fusion est générée, mouillant les surfaces métalliques exposées des composants et du circuit imprimé, formant ainsi une liaison solide et permanente.
Histoire du développement
Le transistor a été inventé en 1946 par John Bardeen, Walter Brattain et William Shockley aux Laboratoires Bell. Cela a permis de réduire la taille des composants électroniques. Quelques années plus tard, le laminage et la gravure ont été développés, ouvrant la voie à une technique de soudure utilisable en production.
Les composants électroniques étaient pour la plupart traversants et il était difficile de les souder individuellement au pistolet. Il était donc nécessaire d'appliquer la soudure sur toute la carte en une seule fois. C'est ainsi qu'a été développée la soudure à la vague, permettant de passer une vague de pâte à souder sur toute la carte.
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 performance de la soudure dépend principalement de la propreté de la surface métallique. Elle dépend également des fonctions du flux de soudure. Ce dernier joue un rôle essentiel dans la réalisation de soudures sans soudure. Ses principales fonctions sont :
• Élimination des oxydes des surfaces métalliques des broches et des cartes des composants.
• Arrêt de l’oxydation secondaire des circuits imprimés pendant le processus thermique.
• Réduction de la tension superficielle de la pâte à souder.
• Transmission adéquate de la chaleur requise.
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 soudage à la vague est un processus à grande vitesse qui permet de souder plusieurs composants simultanément, ce qui le rend adapté à la production de masse.
Liaison mécanique solide : le joint de soudure formé par soudure à la vague est solide et fiable, ce qui le rend idéal pour les composants soumis à des contraintes mécaniques élevées.
Bonnes performances thermiques : la chaleur de la vague de soudure peut pénétrer le PCB, garantissant de bonnes performances thermiques et une bonne dissipation de la chaleur.
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 : la vague de soudure ne peut pas être contrôlée avec précision, ce qui peut entraîner une mauvaise qualité de soudure ou endommager les composants sensibles.
Préoccupations environnementales : L’utilisation de soudure à base de plomb dans le soudage à la vague peut présenter des risques environnementaux, la rendant moins souhaitable dans certaines applications.
Qu'est-ce que la soudure par refusion ?
Lors du brasage par refusion, les composants sont d'abord collés temporairement aux pastilles des circuits imprimés. Ils sont ensuite collés ensemble de manière permanente par air chaud ou par d'autres méthodes de conduction et de rayonnement thermiques. Le brasage par refusion est relativement simple à réaliser et même un novice peut le réaliser facilement à petite échelle. Il nécessite une machine à refusion, souvent appelée four à refusion.
Processus de soudage par refusion
Comme mentionné précédemment, les composants électriques sont temporairement fixés aux plots de contact avant le début du soudage. Ce processus comprend deux étapes. La première consiste à appliquer la pâte à braser avec précision sur chaque plot à l'aide d'un pochoir. La seconde étape consiste à utiliser des machines de positionnement pour positionner les composants sur les plots. Le soudage par refusion ne commence qu'une fois ces préparatifs terminés.
Le processus de soudure proprement dit comporte quatre étapes que nous allons aborder.
Préchauffage
Le préchauffage est essentiel pour fabriquer des circuits imprimés de qualité supérieure. Il remplit deux fonctions principales lors du soudage par refusion.
- Il permet à l'assemblage de PCB d'atteindre facilement la température requise et d'obtenir le profilage thermique nécessaire.
- Le préchauffage élimine les solvants volatils présents dans la pâte à braser et contribue à leur élimination complète. Un préchauffage incorrect peut affecter la qualité de la soudure.
Bain thermal
Le brasage par refusion dépend également du flux contenu dans la pâte à braser. Par conséquent, la température doit augmenter considérablement pour que le flux puisse s'activer. Sinon, il ne jouera aucun rôle actif dans le processus de brasage par refusion.
soudage par refusion
Cette étape implique la température maximale du processus. Cette température permet la fusion et la refusion de la pâte à braser. Le contrôle de la température est essentiel dans le processus de refusion. Une température très basse peut empêcher la pâte à braser de refusion, tandis qu'une température très élevée peut endommager la carte ou les composants CMS.
Par exemple, 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, la courbe de température commence à baisser. Le refroidissement solidifie la pâte à braser et les pièces sont fixées définitivement à leurs plots de contact sur la carte.
Avantages de la soudure par refusion
Haute précision : la soudure par refusion permet un contrôle précis du processus de soudure, ce qui permet d'obtenir des joints de soudure de haute qualité et fiables.
Convient aux circuits imprimés complexes : Le soudage par refusion convient aux circuits imprimés complexes comportant plusieurs composants, car il permet soudure sélective des composants individuels.
Respectueux de l'environnement : l'utilisation de soudure sans plomb dans la soudure par refusion en fait une option plus respectueuse de l'environnement.
Inconvénients du soudage par refusion
Débit limité : le soudage par refusion est un processus plus lent que le soudage à la vague, car chaque composant doit être soudé individuellement, ce qui peut ne pas convenir à la production de masse.
Sensible à la température : la soudure par refusion est sensible aux changements de température, et toute variation peut entraîner une mauvaise qualité de soudure ou endommager les composants.
Résistance mécanique limitée : le joint de soudure formé par soudure par refusion peut ne pas être aussi solide que celui formé par soudure à la vague, ce qui le rend moins adapté aux composants soumis à des contraintes mécaniques élevées.
Pour en savoir plus sur la soudure par refusion, consultez notre autre blog : Soudure par refusion sur PCB
Différence entre le soudage à la vague et le soudage par refusion
Nous ne pouvons jamais ignorer la différence entre la soudure par refusion et la soudure à la vague, car elle est importante lors de votre sélection. Services PCBAUne modification de soudure entraîne généralement des changements radicaux dans l'ensemble du processus de fabrication de l'assemblage. Ces changements concernent notamment les coûts de fabrication, les délais de mise sur le marché, l'efficacité, les gains, etc.
Processus de soudure
La principale différence entre le brasage par refusion et le brasage à la vague en termes de procédé de fabrication réside dans l'étape de pulvérisation du flux. Le brasage à la vague implique cette étape, contrairement au brasage par refusion. Le flux est utilisé pour accélérer le processus de brasage. Il joue un rôle protecteur en éliminant et en réduisant la tension superficielle. Le flux n'agit que lorsqu'il est activé, ce qui ne peut se faire qu'avec un contrôle rigoureux du temps et de la température. En brasage par refusion, le flux est présent dans la pâte à braser. Il est donc nécessaire de le doser correctement et d'obtenir la teneur en flux requise.
Application
En général, la soudure à la vague est plus efficace pour les assemblages DIP et THT, tandis que la soudure par refusion est idéale pour les assemblages CMS. Cependant, un circuit imprimé contient rarement uniquement des composants traversants ou des composants montés en surface. C'est pourquoi nous devons souvent utiliser un mélange de CMS, THT et DIP. Pour les assemblages mixtes, nous effectuons d'abord la soudure CMS, puis nous nous concentrons sur le DIP ou le THT. En effet, la température de la soudure par refusion est beaucoup plus élevée que celle de la soudure à la vague. Si nous ne respectons pas cette séquence, la pâte à braser risque de fondre à nouveau, ce qui peut entraîner la chute de composants bien soudés ou des défauts.
Capacité de production
Nous utilisons la soudure à la vague principalement pour la production de masse. Elle permet de fabriquer un grand nombre de circuits imprimés en un temps relativement court. La soudure par refusion, quant à elle, est adaptée aux circuits imprimés complexes exigeant une précision élevée. Nous utilisons également la soudure par refusion pour la fabrication de petites séries de circuits imprimés. Nous utilisons cette technique lorsque nos délais sont courts.
Vous trouverez ci-dessous un tableau répertoriant de manière claire les différences entre le soudage à la vague et le soudage par refusion :
| Aspect | Vague de soudure | soudage par refusion |
| Processus | La soudure est dans une vague ou une fontaine en fusion | La pâte à souder est pré-appliquée et les composants sont refondus dans un four |
| Convient pour | Composants traversants | Composants de montage en surface |
| Gestion des composants | Taille et densité des composants limitées | Convient aux circuits imprimés plus petits et densément peuplés |
| Application de la soudure | Appliqué à l'ensemble du PCB | Appliqué de manière sélective à des zones spécifiques |
| Demande de flux | Utilise généralement une étape de fluxage séparée | Le flux est souvent inclus dans la pâte à souder |
| Méthode de chauffage | Chauffage par convection par le dessous du PCB | Chauffage radiant ou par convection dans un four |
| Contrôle de la température | La température est constante partout | Les profils de température sont soigneusement contrôlés |
| Complexité du contrôle | Contrôle relativement plus simple | Nécessite des profils de température précis |
| Atmosphère de refusion | Une atmosphère d'azote inerte n'est généralement pas requise | Peut utiliser une atmosphère d'azote pour des applications spécifiques |
| Temps de traitement | Processus plus rapide grâce à la soudure simultanée | Processus plus long avec phases de préchauffage, de refusion et de refroidissement séparées |
| Inspection et reprise | Inspection et retouche plus faciles pour les composants traversants | La refonte des composants montés en surface peut s'avérer plus difficile |
| Déchets de soudure | Plus de déchets de soudure en raison de l'exposition de l'ensemble du PCB | Moins de déchets de soudure car la pâte à souder est appliquée de manière sélective |
| Taille d'équipement | Équipement généralement plus grand | Des équipements plus petits et plus compacts |
| Prix | Coût d'équipement généralement inférieur | Coût d’équipement initial plus élevé |
Choisir le bon procédé de soudage de PCB
Le brasage par refusion et le brasage à la vague sont deux méthodes efficaces pour l'assemblage de circuits imprimés. Le choix dépend de plusieurs facteurs liés à vos cartes et à votre environnement de production. Si le circuit imprimé utilise principalement des composants montés en surface, le brasage par refusion est généralement la meilleure solution. La pâte à braser et le profilage thermique permettent un brasage précis des petits composants CMS. Cependant, si vous utilisez principalement des composants montés en surface, pièces traversantes, Le brasage à la vague excelle dans l'application rapide de la soudure dans les trous, pour un assemblage rapide. Pour les cartes intégrant des composants CMS et traversants, une approche hybride associant brasage à la vague sélectif et refusion peut être optimale. Au-delà des types de composants, tenez également compte des volumes de production, des coûts d'investissement en équipements, des exigences de précision et de l'expérience des opérateurs. Le brasage par refusion offre une précision exceptionnelle pour des volumes plus faibles, tandis que le brasage à la vague offre un rendement plus élevé mais une qualité de joint inférieure. Analyser tous ces éléments en amont permet d'éviter les problèmes ultérieurs. Il n'existe pas de procédé universel : choisir le procédé le mieux adapté à vos objectifs de conception et de production de circuits imprimés garantit un brasage fiable et à haut rendement.
Technologie MOKOEn tant que fabricant électronique leader en Chine, nous disposons d'une importante usine de fabrication de circuits imprimés (PCB) capable de réaliser à la fois le soudage à la vague et le soudage par refusion. De plus, notre importante capacité de production nous permet de réaliser facilement toutes les techniques de soudage pour les commandes groupées. Si vous recherchez un partenaire fiable pour le soudage de vos circuits imprimés, n'hésitez pas à nous contacter. contactez-nousNous espérons avoir de vos nouvelles bientôt !
