Anti-Oxidant Pellets

Convient pour

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  Entretien des bains d'alliages

  L'entretien des bains d'alliage est utilisé pour les bains d'alliage des vagues ou les bains d'alliage par immersion/pré-étamage qui fonctionnent dans des conditions atmosphériques (pas les systèmes fermés sous azote). L'entretien des bains d'alliage utilise des pastilles anti-oxydantes pour diminuer la vitesse de l'oxydation de l'alliage pendant le fonctionnement du bain d'alliage et une huile de désoxydation pour réduire la quantité de scories générée. Il en résulte un bain d'alliage plus propre, avec un meilleur transfert de chaleur et donc un brasage plus rapide. L' entretien du bain d'alliage réduira également le risque que les oxydes se retrouvent sous la carte électronique, où ils pourraient créer des problèmes tels que des micro-ponts. En outre, la consommation d'alliage sera considérablement réduite. Pour les bains d'alliage jusqu'à 300°C, on ajoute 1 pastille pour 2 kg d'alliage dans le bain. Lorsqu'on ajoute de l'alliage dans le bain pour mettre à niveau la quantité d'alliage, on ajoute au bain 1 pastille par kg d'alliage ajouté. Pour les bains d'alliage de 300°C-500°C, le dosage est de 2 pastilles par kg d'alliage ajouté dans le bain d'alliage. Pour l'huile de désoxydation, les étapes suivantes sont effectuées : Pour des raisons de sécurité, portez un masque, des gants et des vêtements de protection. Rassemblez les scories sur un côté de la machine. Versez un demi gobelet d'huile IF910 sur les scories. Séparer avec une spatules en acier inoxydable jusqu'à l'obtention d'une poudre noire. Retirez la poudre noire avec une écumoire. Répétez l'opération si nécessaire.
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  Brasage à la vague

  Le brasage à la vague est un procédé de brasage utilisé dans la fabrication électronique pour connecter des composants électroniques à une carte électronique. Ce procédé est généralement utilisé pour les composants à trous traversants, mais il peut également servir à braser certains composants CMS qui sont collés avec une colle pour les composants CMS sur la face inférieure de la carte électronique avant d'être soumis au process de brasage à la vague. Le process de brasage à la vague comprend trois étapes principales : Le flux, le préchauffage et le brasage. Un convoyeur transporte les cartes électroniques dans la machine. Les cartes électroniques peuvent être montés dans un cadre de brasage afin d'éviter d'ajuster la largeur du convoyeur pour chaque cartes électroniques. Le fluxage est généralement effectué au moyen d'un fluxeur à pulvérisation (fluxeur spray), mais le fluxage par mousse et le fluxage par jet sont également possibles. Le flux liquide est appliqué à partir de la face inférieure de la carte électronique. L'objectif du flux est de désoxyder les surfaces brasables de la carte électronique et des composants et de permettre à l'alliage de brasage liquide d'établir une connexion intermétallique avec ces surfaces, ce qui donne lieu à un joint de brasage. Le préchauffage a trois fonctions principales. Le solvant du flux doit être évaporé car il perd sa fonction une fois qu'il a été appliqué et il peut entraîner des défauts de brasage tels que les ponts et la formation de microbilles lorsqu'il entre en contact avec la vague et l'alliage à l'état liquide. Les flux à base d'eau ont généralement besoin d'un préchauffage plus important pour s'évaporer que les flux à base d'alcool. La deuxième fonction du préchauffage est de limiter le choc thermique lorsque la carte électronique entre en contact avec l'alliage à l'état liquide. Cela peut être important pour certains composants CMS et matériaux de cartes électroniques. La troisième fonction du préchauffage est de favoriser le mouillage de l'alliage à travers les trous traversants métallisés. En raison de la différence de température entre le la carte électronique et l'alliage à l'état liquide, ce dernier est refroidi lorsqu'il traverse le trou traversant. Les cartes et les composants thermiquement lourds peuvent absorber tellement de chaleur de l'alliage à l'état liquide qu'il est refroidi jusqu'au point de solidification où il se solidifie avant d'atteindre le sommet du trou traversant. C'est un problème typique lors de l'utilisation d'alliages sans plomb Sn(Ag)Cu. Un bon préchauffage limite la différence de température entre la carte électronique et l'alliage à l'état liquide et réduit donc le refroidissement de l'alliage à l'état liquide lorsqu'elle monte dans le trou traversant. L'alliage à l'état liquide a ainsi plus de chances d'atteindre le haut du trou traversant. Dans un troisième temps, la carte électronique passe sur une vague de brasage. Un bain rempli d'un alliage est chauffé à la température préconisée pour cette alliage. Cette température dépend de l'alliage utilisé. L'alliage à l'état liquide est pompé à travers des canaux jusqu'à une formeuse de vague. Il existe plusieurs types de formeuses de vague (buses). La configuration traditionnelle consiste en une vague CMS combinée à une vague principale laminaire. La buse CMS projette l'alliage dans la direction du mouvement de carte électronique et permet de braser la pastille arrière des composants CMS qui est une zone d'ombre créée par le corps de composant qui ne sera pas brasée par la vague laminaire. La vague principale laminaire s'écoule vers l'avant, mais la plaque arrière réglable est positionnée de telle sorte que la carte pousse la vague vers l'arrière (drainage). Cela permet d'éviter que la carte électronique se salisse avec les oxydes de surface de la vague laminaire. Une forme de vague qui gagne en popularité est la vague Wörthmann qui combine la fonction de la vague CMS et de la vague principale laminaire en une seule vague. Cette vague est plus sensible au bon réglage et aux ponts. Étant donné que les alliages de brasage sans plomb nécessitent des températures de travail élevées et ont tendance à s'oxyder fortement, de nombreux process de brasage à la vague sont réalisés dans une atmosphère d'azote. Une nouvelle tendance du marché, considérée par certains comme l'avenir du brasage, est l'utilisation d'un alliage à bas point de fusion, tel que le LMPA-Q. Le LMPA-Q nécessite moins de température et réduit l'oxydation. Il présente également des avantages en termes de coûts, tels que la réduction de la consommation d'électricité, la réduction de l'usure des pièces mécaniques de la vague et l'absence de besoin d'azote. Il réduit également l'impact thermique sur les composants électroniques et les matériaux des circuits imprimés.
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  Pré-étamage

  Le pré-étamage est une technique de brasage utilisée pour les fils et les câbles, ainsi que pour les fils de certains composants électroniques et mécaniques. Le pré-étamage applique une couche d'alliage sur la surface qui fournira une bonne brasabilité pour les process de brasage suivants. La brasabilité de cette couche est durable pendant le stockage. Le pré-étamage est généralement réalisé en plongeant la surface à braser dans un alliage liquide, qui est généralement un alliage Sn(Ag)Cu sans plomb. Certains systèmes utilisent une petite vague de brasage liquide ou une buse qui projette de l'alliage liquide pour effectuer le pré-étamage. Le process de pré-étamage peut être effectué manuellement, mais dans la plupart des cas, il est automatisé. Avant le brasage, le fil est plongé dans un flux de brasage. Pour éviter les résidus de flux après le brasage, la profondeur de immersion dans le flux est généralement inférieure ou égale à la profondeur de immersion dans l'alliage. En fonction de la brasabilité des surfaces à pré-étamer, différents flux peuvent être utilisés. Pour les surfaces difficiles à braser, comme le Ni, le Zn, le laiton, le Cu fortement oxydé,... on utilise généralement des flux solubles dans l'eau. Ils offrent une excellente brasabilité mais peuvent et doivent être nettoyés dans un process de lavage à base d'eau par la suite, car les résidus de ces flux peuvent créer des problèmes (comme par exemple la corrosion). Pour les surfaces présentant une brasabilité normale, vous pouvez utiliser le IF 2005C ou le PacIFic 2009M. La température de l'alliage de brasage est généralement plus élevée que pour le brasage à la vague et le brasage sélectif, car cela accélère le process et le risque d'endommager les composants est très limité. Il est également possible que le process de trempage doive enlever/brûler le revêtement du fil de cuivre à étamer, ce qui nécessite également des températures plus élevées. En général, les températures de brasage varient entre 300 et 450°C. Ces températures oxydent assez fortement la surface du bain d'alliage. L'utilisation de pastilles anti-oxydantes peut compenser cette oxydation. Certains bains d'alliages éliminent mécaniquement la couche supérieure du bain d'alliage à l'aide d'un racloir juste avant que le composant ne soit plongé dans l'alliage. Les temps de trempage dépendent fortement de la masse thermique du composant à braser et sont généralement compris entre 0,5 et 3 secondes.
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  Reprise et réparation

  La reprise et la réparation d'une carte électronique peuvent être effectuées sur des cartes électroniques défectueuses qui reviennent de l'utilisateur mais peuvent également être nécessaires dans un environnement de production électronique pour corriger des défauts dans les process d'assemblage et de brasage. Les actions typiques de reprise et de réparation impliquent l'élimination des ponts de soudure, l'ajout de brasure à des composants dont les trous métallisés ne sont pas suffisamment remplis, l'ajout de brasure manquante, le remplacement de mauvais composants, le remplacement de composants placés dans le mauvaise sens, le remplacement de composants présentant des défauts liés aux températures de brasage élevées dans les process, l'ajout de composants qui ont été laissés de côté dans le process en raison, par exemple, de leur disponibilité ou de leur sensibilité à la température. L'identification de ces défauts peut se faire par inspection visuelle, par AOI (Automated Optical Inspection), par test in situ ou par test fonctionnel. De nombreuses opérations de réparation peuvent être effectuées à l'aide d'une station de soudage manuelle équipée d'un fer à (dé)souder avec réglage de la température. La brasure est ajoutée au moyen d'un fil à braser disponible en plusieurs alliages et diamètres et contenant un flux à l'intérieur. Dans certains cas, un flux de réparation liquide et/ou un flux en gel sont utilisés pour faciliter le process de brasage manuel. Pour les composants plus grands, comme les BGA (Ball Grid Array), les LGA (Land Grid Array), les QFN (Quad Flat No Leads), les QFP (Quad Flat Package), les PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier),...on peut utiliser une unité de réparation qui simule un profil de refusion. Ces unités de réparation sont disponibles en différentes tailles et avec différentes options. Dans la plupart des cas, elles contiennent un préchauffage par le bas qui est généralement des Infrarouges. Ce préchauffage peut être contrôlé par un thermocouple qui est placé sur la carte électronique. Certaines unités sont dotées d'une unité de prélèvement et de placement qui facilite le positionnement correct du composant sur la carte. L'unité de chauffage est généralement constituée d'air chaud ou d'infrarouge ou d'une combinaison des deux. À l'aide de thermocouples sur la carte électronique, la température est contrôlée pour créer le profil de brasage souhaité. Dans certains cas, le défi consiste à amener le composant à la température de brasage sans refondre les composants adjacents. Cela peut être difficile lorsque le composant à réparer est volumineux et qu'il y a de petits composants à proximité. Pour les BGA dont les billes sont constituées d'un alliage de brasage, il est possible d'utiliser un flux en gel ou un flux liquide à plus forte teneur en matières solides. Dans ce cas, la brasure pour le joint de brasage est fournie par les billes. Mais l'utilisation d'une crème à braser est également possible. La crème à braser peut être sérigraphiée sur les billes du composant ou sur la carte. Cela nécessite un pochoir différent pour chaque composant différent. Le BGA peut également être trempé dans une crème à braser spéciale de trempage qui est d'abord sérigraphiée avec un pochoir avec une grande ouverture et une certaine épaisseur. Pour les QFNs, LGAs QFNs, QFPs, PLCCs,...il faut ajouter de la l'alliage pour faire un joint de brasage. Dans certains cas, les QFP peuvent être brasés manuellement, mais la technique nécessite de l'expérience. Il est donc préférable d'utiliser une unité de reprise. Les QFP et PLCC ont des pattes et peuvent être utilisés avec une crème à braser par trempage. Les QFN, les LGA qui n'ont pas de pattes mais des contacts plats ne peuvent pas être utilisés avec une crème à braser par trempage car leurs corps entreraient en contact avec la crème à braser. Dans ce cas, la crème à braser doit être sérigraphiée sur les contacts ou sur la carte. En général, il est plus facile de sérigraphier la crème à braser sur le composant que sur la carte, surtout lorsqu'on utilise un pochoir dit 3D qui possède une cavité où la position du composant est fixée. Le remplacement des composants à trous traversants peut être effectué à l'aide d'une station de (dé)soudure manuelle. Pour ce faire, on place généralement une panne à dessouder creuse sur la face inférieure de la patte du composant, qui peut aspirer l'alliage du trou. La panne de dessoudage devra chauffer toute l'alliage dans le trou traversant jusqu'à ce qu'elle soit entièrement liquide. Pour les cartes thermiquement élevées, cela peut être très difficile. Dans ce cas, la face supérieure du joint de brasage peut également être chauffée avec un fer à souder. On peut également préchauffer la carte sur un préchauffeur avant l'opération de dessoudage. Le brasage du composant à trou traversant est généralement effectué avec un fil à braser qui contient plus de flux ou alternativement un flux de reprise supplémentaire est ajouté au trou traversant et/ou sur la patte du composant. Pour les connecteurs à trou traversant plus grands, un bain d'alliage par immersion peut être utilisé pour retirer le connecteur. Si l'accessibilité sur la carte est limitée, une buse dont la taille est adaptée au connecteur peut être utilisée. L'utilisation d'un flux dans cette opération est recommandée.

Principaux avantages

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  Disponible en alliages sans plomb

  Les alliages sans plomb sont des alliages de brasage sans Plomb utilisés pour connecter les composants électroniques aux cartes électroniques dans la fabrication électronique. En 2006, la législation a restreint l'utilisation du plomb (Pb) en raison du risque que les produits électroniques en fin de vie dans les décharges polluent les eaux souterraines et que le Pb soit introduit dans l'écosystème. Lorsque le Pb est absorbé par le corps humain, il est très difficile de l'éliminer et il est connu pour causer toutes sortes de problèmes de santé (à long terme). En 2006, l'utilisation du plomb a été restreinte par la législation. Pour cette raison, l'industrie a été contrainte de rechercher des alternatives sans Pb. Au final, l'industrie s'est standardisée sur des alliages de brasage à base de Sn(Ag)Cu. Ces alliages offraient une utilisabilité acceptable dans les process de brasage existants, en combinaison avec une fiabilité mécanique suffisante des joints de brasage et de bonnes propriétés thermiques et électriques. Le principal inconvénient des alliages Sn(Ag)Cu est leur point de fusion (ou intervalle de fusion) assez élevé qui entraîne des températures de fonctionnement assez élevées. Cela induit des contraintes thermo-mécaniques sur la carte électronique lors des process de brasage qui peuvent entraîner des dommages ou des prédommages de certains matériaux et composants de la cartes électroniques sensibles à la température. Les températures de brasage typiques en brasage à la vague sont entre 250-280°C, en brasage sélectif entre 260-330°C et le pic de T° mesuré en refusion entre 235-250°C. L'alliage le plus populaire est l'alliage Sn96,5Ag3Cu0,5 avec une température de fusion d'environ 217°C, souvent appelé SAC305. D'autres versions sont SnAg4Cu0,5, SnAg3,8Cu0,7, SnAg3,9Cu0,6,...Les différences de point de fusion entre ces alliages et les différences en termes de propriétés mécaniques, électriques et thermiques sont pour la plupart des applications électroniques et des procédés de brasage non significatives. Pour des raisons de coût, celui qui a la plus faible teneur en Ag a la préférence et c'est le SAC 305. Toujours pour des raisons de coût, il y a une tendance vers les alliages SnAgCu à faible teneur en Ag comme par exemple Sn99Ag0,3Cu0,7, Sn98,5Ag0,8Cu0,7,... souvent appelés alliages SAC à faible teneur en Ag. Ces alliages ont une plage de fusion comprise entre 217° et 227°C. Dans la plupart des cas, cela nécessite des températures de process plus élevées dans les process de brasage, jusqu'à 10°C, ce qui, pour certains composants sensibles à la température, peut être significatif. Les propriétés mécaniques, électriques et thermiques des alliages SAC bas en Ag diffèrent un peu plus des alliages SAC standard. En général, ils ont une résistance plus faible aux cycles thermiques (fatigue), mais pour la plupart des applications électroniques, cela n'est pas significatif. La température de process supérieure de 10°C requise est cependant souvent un problème dans le brasage par refusion car la plupart des cartes électroniques ont un ou plusieurs composants sensibles à la température. De plus, en général, les joints de brasage CMS sont moins faibles que les joints de brasage à trou traversant et les alliages SAC en général ont une résistance au cycle thermique plutôt faible, spécifiquement sur les joints de brasage fins. En considérant tous ces paramètres, dans la plupart des cas, le choix se portera sur les alliages SAC standard et non sur les alliages SAC bas en Ag pour le brasage par refusion. Pour le brasage à la vague, l'histoire est un peu différente. Le bain d'alliage à la vague avec un alliage de brasage sans plomb génère beaucoup d'oxydes en raison de sa température de process élevée. C'est pourquoi de nombreux fabricants ont opté pour des machines sous azote fermé. Cela nécessite toutefois un investissement dans l'infrastructure, ce que tous les fabricants ne veulent ou ne peuvent pas faire. Les oxydes générés, en général, sont revendus au fabricant de l'alliage de brasage où ils sont recyclés. Le coût total pour le fabricant d'électronique est assez élevé, surtout avec les alliages de brasage à haute teneur en Ag comme le SAC305. C'est pourquoi il y a une tendance à l'utilisation d'alliages à faible teneur en Ag et même en SnCu (sans Ag). Ici aussi, le point de fusion plus élevé nécessitera une augmentation de la température de fonctionnement pour obtenir un remplissage acceptable des trous traversants. Comme dans la plupart des cas, la chaleur est appliquée par le bas et sur les queues des composants, les composants sensibles à la température situés sur le dessus de la carte n'en souffrent généralement pas trop. En termes de fiabilité mécanique de l'alliage à faible teneur en Ag et SnCu, c'est moins un problème car les joints de brasage à trous traversants sont en général beaucoup plus solides que les joints CMS. Lorsque des composants CMS (collés) sont brasés à la vague sur la face inférieure de la carte électronique, cela peut être différent. De plus, lorsque des applications thermiquement lourdes doivent être brasées, les points de fusion plus élevés peuvent poser un problème pour le remplissage des trous traversants. On connaît des cas où la température de process a dû être tellement élevée que les matériaux de la carte et certains composants de la face supérieure ont été endommagés. Dans ces cas, un alliage de brasage à bas point de fusion est une bonne solution. Les alliages à bas point de fusion à base de SnBi n'ont jamais été considérés comme une alternative viable lors du passage des alliages contenant du Pb aux alliages sans Pb en raison de leur incompatibilité avec le Pb et, dans la phase de transition où de nombreux composants et matériaux de la carte contenaient encore du Pb, il était impossible de les utiliser. Cependant, depuis quelques années, l'industrie commence à reconsidérer les alliages à bas point de fusion car ils présentent de nombreux avantages et le risque de contamination par le plomb est devenu extrêmement faible. Un alliage de brasage à bas point de fusion comme par exemple le LMPA-Q nécessite des températures de fonctionnement beaucoup plus basses que les alliages de brasage sans plomb standard. Dans le brasage par refusion, il nécessite un pic de refusion entre 190°C-210°C, dans le brasage à la vague, la température du bain est généralement entre 220°C-230°C et dans le brasage sélectif, la température de travail est généralement entre 240°C-250°C. Cela réduit considérablement le risque d'endommager les composants et les matériaux de la carte sensibles à la température et facilite même l'utilisation de composants et de matériaux moins chers qui sont sensibles à la température. Lors du brasage par refusion, l'alliage à faible point de fusion permet également de réduire le voilage sur les BTC (Bottom Terminated Components). En général, les alliages à bas point de fusion ont moins de 10% de voids, alors que les alliages SAC sans plomb ont typiquement 20-30% de voids. Dans le brasage à la vague, l'alliage à bas point de fusion permet des vitesses de production plus rapides jusqu'à 70% et dans le brasage sélectif où le brasage des connecteurs peut être effectué jusqu'à 50mm/s, le temps total du process peut être réduit de moitié, augmentant la capacité de la machine de 100%. De plus, l'alliage à faible point de fusion ne présente pas de problèmes de remplissage des trous traversants sur les composants thermiquement lourds. L'utilisation d'azote pour le brasage à la vague et par refusion est possible mais pas obligatoire. Les propriétés thermiques, électriques et mécaniques de l'alliage à bas point de fusion LMPA-Q sont suffisantes pour la plupart des applications électroniques. Compte tenu de tous ces avantages, beaucoup voient dans les alliages à bas point de fusion l'avenir de la fabrication électronique.
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  Disponible en alliages à base de plomb

  Les alliages à base de plomb sont les alliages traditionnels à base de SnPb(Ag) qui étaient utilisés pour connecter les composants électroniques aux cartes électroniques dans la fabrication électronique avant 2006. En 2006, la législation a restreint l'utilisation du plomb (Pb) en raison du risque que les produits électroniques en fin de vie dans les décharges polluent les eaux souterraines et que le Pb soit introduit dans l'écosystème. Lorsque le Pb est absorbé par le corps humain, il est très difficile de l'éliminer et il est connu pour causer toutes sortes de problèmes de santé (à long terme). C'est pour cette raison que la fabrication électronique a introduit des alliages de soudure sans plomb. Comme la fiabilité à long terme des alliages sans plomb n'était pas encore établie à ce moment-là (2006), certaines branches critiques de l'industrie électronique comme par exemple l'automobile, le ferroviaire, le médical, le militaire,... ont été autorisées à continuer temporairement à utiliser les alliages SnPb(Ag). Mais dans ces branches également, l'utilisation d'alliages à base de plomb est progressivement abandonnée. Les alliages les plus typiques pour le brasage à la vague étaient le Sn60Pb40 et le Sn63Pb37 avec un point de fusion autour de 183°C. Cela a facilité les températures de fonctionnement autour de 250°C. Le comportement d'oxydation des alliages a été jugé acceptable et l'utilisation d'une atmosphère d'azote fermée comme pour les alliages sans plomb n'était pas nécessaire. Pour le brasage par refusion, l'alliage le plus typique était le Sn62Pb36Ag2 avec un point de fusion autour de 179°C. L'ajout de l'Ag donne une fiabilité mécanique supplémentaire aux joints de brasage CMS qui sont généralement moins solides que les joints de brasage traversants. L'alliage s'utilisait à des températures entre 200 et 230°C. L'utilisation d'azote dans la refusion était existante mais certainement pas aussi répandue qu'avec les alliages sans plomb.
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  Pour les procédés SnPb et sans plomb

  En 2006, la législation a restreint l'utilisation du plomb (Pb) dans la fabrication de produits électroniques. Cependant, de nombreuses exemptions ont été formulées, principalement en raison du manque d'expérience de fiabilité à long terme des alliages sans plomb. Par conséquent, de nombreux sites de fabrication électronique utilisaient à la fois des alliages sans plomb et des alliages contenant du plomb dans leurs process de brasage. Pour le brasage à la vague et le brasage sélectif, de nombreux fabricants d'électronique souhaitaient utiliser la même chimie de flux avec les deux types d'alliages de brasage. Cela s'explique par le fait qu'ils étaient familiers avec la chimie en termes de fiabilité. Bien que les alliages sans plomb nécessitent des températures de fonctionnement plus élevées que les alliages contenant du plomb, en augmentant la quantité de flux appliquée dans de nombreux cas, la même chimie de flux peut être utilisée pour les deux alliages. Cependant, dans certains cas, généralement lors du brasage de cartes électroniques à masse thermique élevée, il n'est pas possible d'utiliser le même flux pour les deux alliages de brasage. Dans ce cas, il faut généralement utiliser un flux à plus forte teneur en matières solides. De nombreux fils et crèmes à braser sont disponibles avec le même flux pour les alliages sans plomb et SnPb.
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  Réduction de la consommation d'alliage

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  Réduction des coûts de production

Propriétés physiques et chimiques

Note

Les pastilles antioxydantes ne sont pas recommandées en atmosphère inerte fermée, ni pour les alliages de brasage comprenant du Ni.

Documents

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  TD Anti Oxidant Pellets (PDF)

  Disponible en 3 langues :

  • English

  • Deutsch

  • Français