LMPA-Q hand soldering kit

Convient pour

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  Brasage à faible point de fusion (LMPA)

  L'expression "bas point de fusion" désigne le point de fusion ou la plage de fusion d'un alliage de brasage qui est inférieur aux alliages sans plomb conventionnels, qui sont généralement des alliages à base de Sn(Ag)Cu. La grande majorité des alliages à bas point de fusion contiennent du Bi en raison de la propriété de réduire le point de fusion du Bi. La principale raison de l'utilisation d'alliages à bas point de fusion est la sensibilité à la température de certains composants électroniques et matériaux de circuits imprimés. Ces composants et matériaux peuvent être endommagés ou détériorés par les températures de brasage utilisées pour les alliages Sn(Ag)Cu. Cela peut entraîner une défaillance précoce de l'unité électronique en fonctionnement, ce qui peut être coûteux à réparer et, dans certains cas, conduire à des situations dangereuses. Les alliages à bas point de fusion permettent d'abaisser considérablement les températures de brasage et réduisent ainsi le risque de (pré)endommager les composants sensibles à la température et les matériaux des circuits imprimés. Un alliage de brasage à bas point de fusion comme le LMPA-Q nécessite des températures de fonctionnement beaucoup plus basses que les alliages de brasage sans plomb standard. Dans le cas du brasage par refusion, il faut une temprérature T° maximale de 190°C-210°C, dans le cas du brasage à la vague, la température du bain est généralement de 220°C-230°C et dans le cas du brasage sélectif, la température de travail est généralement de 240°C-250°C. Lors du brasage par refusion, l'alliage à bas point de fusion permet également de réduire la formation de voids 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 généralement 20 à 30 % de voids. Dans le brasage à la vague, l'alliage à bas point de fusion permet d'accélérer les vitesses de production jusqu'à 70 % et dans le brasage sélectif, où les connecteurs peuvent être brasés jusqu'à 50 mm/s, la durée totale du process peut être réduite de moitié, ce qui permet d'augmenter la capacité de la machine de 100 %. En outre, l'alliage à bas point de fusion ne pose pas de problème de remplissage des trous métallisés sur les composants thermiquement lourds. L'utilisation d'azote pour le brasage à la vague et par refusion est possible mais pas nécessaire. 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, nombreux sont ceux qui considèrent les alliages à bas point de fusion comme l'avenir de la fabrication électronique.
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  Brasage manuel

  Le brasage manuel est une technologie de fabrication électronique qui utilise un fer à (dé)souder manuel pour réaliser un joint de brasage ou pour dessouder un composant d'une carte électronique. Ce procédé est surtout utilisé pour la reprise et la réparation, mais aussi pour braser des composants uniques qui ont été laissés de côté lors du process de brasage en machine (brasage par refusion ou à la vague). Cela peut être dû à la disponibilité ou à la sensibilité à la température de ces composants. Le fer à souder fait généralement partie d'une station de soudage dotée d'une alimentation électrique qui contrôle la température du fer à souder. Cette température peut être réglée en fonction de l'alliage de brasage utilisé et se situe généralement entre 320°C et 390°C. Le fer à souder possède une panne interchangeable qui peut être choisie en fonction du composant à braser. Pour un transfert de chaleur optimal, il est recommandé d'utiliser la panne la plus grande possible, en particulier pour le brasage des composants à trous traversants (masse thermique importante). Pour le brasage de composants et de cartes thermiquement élevés, la puissance de la station de brasage est également importante pour maintenir la température de consigne de la panne. Dans le cadre de travaux de reprise et de réparation, il n'est pas réaliste de changer de panne pour chaque composant différent et seules quelques pannes sont utilisées. Des pannes à souder existent pour braser plusieurs joints de brasage de composants CMS à la suite, comme par exemple pour les SOIC (Small Outline Integrated Circuit) et les QFP (Quad Flat Package). Pour favoriser le transfert de chaleur et l'écoulement de l'alliage, les pannes sont étamables, ce qui signifie qu'elles interagissent avec l'alliage de brasage. Pendant le brasage, ces pannes s'oxydent et perdent leur mouillabilité, ce qui entrave le transfert de chaleur. Ce phénomène peut être évité en nettoyant la panne de soudure avec, par exemple, un produit de nettoyage de panne. Après un certain temps, les pannes à souder s'usent également et doivent être remplacées. La durée de vie de la panne peut être optimisée en évitant l'utilisation de nettoyants pour panne abrasifs ou agressifs ou en évitant de nettoyer mécaniquement la panne avec, par exemple, de la laine d'acier ou du papier de verre. L'utilisation d'un nettoyant de panne absolument sans halogène est conseillée. Lors du brasage manuel, la brasure pour le joint de brasage est généralement fournie par un fil de brasage. Un fil de brasage est disponible en plusieurs diamètres et plusieurs alliages, et contient une certaine quantité d'un certain type de flux. L'alliage est généralement le même ou un alliage similaire à celui du process de brasage en machine (brasage par refusion, à la vague ou sélectif). Le diamètre est choisi en fonction de la taille du joint de brasage. La teneur en flux du fil de brasage est généralement déterminée par la masse thermique du composant et de la carte à braser. Les joints de brasage à trous traversants (masse thermique importante) nécessitent plus de flux. Une plus grande teneur en flux donnera également plus de résidus visuels de flux après le brasage. Parfois, un flux supplémentaire est nécessaire. Dans la plupart des cas, il s'agit d'un flux liquide de reprise et de réparation, mais il peut aussi s'agir d'un flux en gel. Le type de flux/fil à braser est déterminé par la brasabilité des surfaces à braser. Dans le cas d'une brasabilité normale des composants électroniques et des cartes électroniques, il est conseillé d'utiliser un flux/fil à braser de type 'L0' absolument sans halogène. En général, une opération de brasage manuele se déroule comme suit : Réglez la température de la panne en fonction de l'alliage de brasage utilisé. Pour les alliages sans plomb, la température de travail conseillée est comprise entre 320°C et 390°C. Pour les métaux plus denses comme le nickel, la température peut être élevée jusqu'à 420°C. L'utilisation d'un bon poste à souder est importante. Utilisez une station de soudage avec un temps de réponse court et une puissance suffisante pour votre application. Choisissez la bonne panne à souder : pour réduire la résistance thermique, il est important de créer une zone de contact aussi grande que possible avec les surfaces à braser. Chauffez les deux surfaces simultanément. Touchez légèrement, avec le fil à braser, le point de rencontre entre la panne et les surfaces à braser (la petite quantité de brasure assure une réduction drastique de la résistance thermique). Ajoutez ensuite, sans interruption, la bonne quantité de brasure à proximité de la panne sans la toucher. Vous réduirez ainsi le risque de projection de flux et de consommation prématurée de flux !
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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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  Absolument sans halogène

  La chimie de brasage absolument sans halogène ne contient aucun halogène ni halogénure ajouté intentionnellement. La classification IPC autorise jusqu'à 500 ppm d'halogènes pour la classification "L0", la plus basse. Les flux de brasage, les crèmes à braser et les fils à braser de cette classe sont souvent appelés "sans halogène". La chimie de brasage absolument sans halogène va plus loin et ne contient pas ce niveau "autorisé" d'halogènes. Spécifiquement en combinaison avec des alliages de brasage sans plomb et sur des applications électroniques sensibles, ces faibles niveaux d'halogènes ont été signalés comme pouvant causer des problèmes de fiabilité comme par exemple des courants de fuite trop élevés. Les halogènes sont des éléments du tableau périodique comme Cl, Br, F et I. Ils ont la propriété physique de réagir. Ceci est très intéressant du point de vue de la chimie du brasage car elle est destinée à nettoyer les oxydes des surfaces à braser. Et en effet, les halogènes remplissent très bien cette fonction, même les surfaces difficiles à nettoyer comme le laiton, le Zn, le Ni,...ou les surfaces fortement oxydées ou dégradées I-Sn et cuivre passivé "OSP" (Organic Surface Protection) peuvent être brasées à l'aide de flux halogénés. Les halogènes offrent une grande fenêtre de process en matière de brasabilité. Le problème est toutefois que les résidus et les produits de réaction des flux halogénés peuvent être problématiques pour les cartes électroniques. Ils ont généralement une hygroscopicité et une solubilité dans l'eau élevés et présentent un risque accru d'électro-migration et de courants de fuite élevés. Cela signifie un risque élevé de dysfonctionnement de la carte électronique. En ce qui concerne spécifiquement les alliages de brasage sans plomb, de plus en plus de rapports indiquent que même les plus faibles pourcentages d'halogènes peuvent être problématiques pour les applications électroniques sensibles. Les applications électroniques sensibles sont typiquement des cartes électroniques à haute résistance, des cartes électroniques de mesure, des cartes électroniques à haute fréquence, des capteurs,...C'est pourquoi la tendance est de s'éloigner des halogènes dans la chimie de brasage dans la fabrication électronique. En général, lorsque la brasabilité des surfaces à braser du composant et du PCB (Printed Circuit Board) est normale, il n'y a pas besoin de ces halogènes. Des produits de brasage absolument sans halogène, conçus intelligemment, fourniront une fenêtre de process suffisamment large pour nettoyer les surfaces et obtenir un bon résultat de brasage et ceci en combinaison avec des résidus de haute fiabilité.
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  Brasage rapide

  Le brasage est un process thermique qui prend du temps. Les cartes et les composants particulièrement lourds thermiquement ont besoin de temps pour absorber la chaleur nécessaire à la formation du joint de brasage, en particulier lors du brasage avec des alliages Sn(Ag)Cu sans plomb. Cela peut limiter le rendement de la production. Les alliages à bas point de fusion comme le LMPA-Q nécessitent généralement moins de temps pour le process de brasage.
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  Absolument sans colophane

  La colophane est une substance dérivée des arbres qui est généralement utilisée dans les flux de brasage. Elle peut être utilisée dans les flux liquides ainsi que dans les flux en gel. Les flux contenant de la colophane peuvent être identifiés par la dénomination "RO" dans la classification IPC. En général, la colophane offre une bonne fenêtre de process en termes de temps et de température, mais présente un certain nombre d'inconvénients selon l'application dans laquelle le flux contenant de la colophane est utilisé. Dans les flux liquides pour le brasage à la vague et le brasage sélectif, la colophane présente un risque accru de blocage de la buse des systèmes d'application de flux par pulvérisation et micro-jet, ce qui entraîne une maintenance accrue et un risque plus élevé de mauvais résultats de brasage. Les résidus d'un flux à base de colophane dans la machine à braser et sur les outils et supports sont assez difficiles à éliminer et un nettoyant à base de solvant est généralement nécessaire. Lorsque le flux à base de colophane se retrouve accidentellement sur les contacts d'un connecteur ou sur des touches carbone de contact comme pour une télécommande ou dans des contacteurs / relais / interrupteurs électromécaniques, il est connu pour créer des problèmes de contact et un mauvais fonctionnement de l'unité électronique dans son environnement. De plus, les résidus du flux qui restent sur la carte peuvent créer des problèmes de contact lors des tests in situ ce qui peut entraîner des retards de production en raison de mauvais contacts. Cela nécessite généralement un nettoyage du PCB et/ou des broches de test. Ces broches de test coûteuses sont assez fragiles et sensibles pour être endommagées par le nettoyage. En outre, les résidus d'un flux à base de colophane sont connus pour ne pas être compatibles avec les vernis de tropicalisations dans le temps. Le résidu de colophane forme une couche de séparation entre le PCB et les vernis de tropicalisation qui, à terme, peut provoquer le détachement des vernis de tropicalisation et également des fissures, en particulier lorsque l'unité électronique subit de nombreux cycles de températures (réchauffement et refroidissement). Pour ces raisons, les flux sans colophane et plus particulièrement les flux de la classification 'OR' sont généralement utilisés pour le brasage à la vague et le brasage sélectif. La colophane peut également être utilisée dans les fils à braser. Bien que la colophane offre une bonne fenêtre de process en termes de temps et de température, elle est très sensible à la décoloration lorsqu'elle est chauffée. La décoloration dépendra du type de colophane et de la température qu'elle a vue. Les températures des pannes de fer à souder étant généralement assez élevées, la colophane présente dans le fil de brasage donnera lieu à la formation de résidus visuels assez importants autour des joints de brasage. Cela les distinguera des autres joints de brasage réalisés par refusion, à la vague et par brasage sélective. Lorsque cela n'est pas souhaitable, une opération de nettoyage doit être effectuée. De plus, les fumées d'un fil de brasage contenant de la colophane sont considérées comme dangereuses. Une aspiration des fumées est obligatoire mais de toute façon conseillée pour toute opération de brasage manuel. Les fils contenant de la colophane sont encore très utilisés mais les fils à braser sans colophane et plus particulièrement les fils à braser de la classification 'RE' gagnent en importance. La colophane est également utilisée dans les crèmes à braser. En plus d'offrir une bonne fenêtre de process en termes de temps et de température, elle assure également une bonne stabilité de la crème à braser sur le pochoir. Cela facilitera un process de sérigraphie stable et donc des résultats de brasage et des taux de défaut stables. La décoloration de la colophane dans le brasage par refusion n'est pas aussi importante qu'avec un fil de brasage car les températures dans le brasage par refusion sont plus basses que dans le brasage manuel. Néanmoins, les résidus de colophane sont peu compatibles avec les vernis de tropicalisation et, après des cycles thermiques, ils peuvent présenter des fissures ou décoller les vernis de tropicalisation. Bien que la plupart des fabricants appliquent les vernis de tropicalisation sur les résidus de crème à braser, pour des résultats optimaux, il est conseillé de nettoyer les résidus de crème à braser. Compte tenu des avantages de la colophane décrits ci-dessus, la plupart des crèmes à braser contiennent de la colophane.

Documents

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  TD LMPA-Q hand soldering kit (PDF)

  Disponible en 3 langues :

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  • Deutsch

  • Français