LMPA-S

Convient pour

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  Brasage sélectif

  Le brasage sélectif est une technologie de brasage dans la fabrication électronique, typiquement utilisée pour les cartes électroniques avec principalement des composants CMS brasés en refusion et seulement quelques composants à trous traversants qui ne peuvent pas passer par le process de brasage par refusion. Il s'agit généralement de composants de masse thermiquement lourds, comme par exemple les gros transfos, ou des composants thermosensibles, comme par exemple les condensateurs à film, les écrans, les connecteurs avec des corps en plastique sensibles, les relais, etc... Le procédé de brasage sélectif permet de braser ces composants à trous traversants sans protéger ou affecter les composants CMS sur la face inférieure de la carte électronique. Le processus de brasage sélectif est très flexible car les paramètres peuvent être programmés pour chaque joint de brasure séparément. La principale limite de ce procédé est toutefois le débit ou la capacité de production. Celle-ci peut être considérablement améliorée par l'utilisation d'un alliage à faible point de fusion qui permet des vitesses de brasage plus rapides, augmentant ainsi la capacité de production jusqu'à 100% (double). Le processus commence par l'application d'un flux liquide qui va désoxyder les surfaces à braser. Ce flux est appliqué par un micro jet ou un fluxeur à gouttes qui projette de petites gouttes de flux. Le bon calibrage et la bonne programmation de ce fluxeur sont essentiels pour obtenir de bons résultats de brasage. Une erreur courante consiste à appliquer le flux en dehors de la zone de contact de la buse de brasage. Ce flux restera sous la forme d'un résidu de flux non consommé. Pour certains flux et cartes électroniques sensibles, cela peut entraîner une augmentation des courants de fuite et une défaillance en fonctionnement. Il est conseillé d'utiliser des flux spécifiquement conçus pour le brasage sélectif et qui sont absolument sans halogène. La classification IPC pour les flux autorise jusqu'à 500ppm d'halogènes pour la classe d'activation la plus basse, mais ces 500ppm peuvent également être critiques, donc absolument sans halogène est le mot clé. L'étape suivante du process est le préchauffage. Cette étape du process évapore les solvants du flux et fournit de la chaleur pour favoriser un bon mouillage de la brasure à travers le trou métallisé. La brasure est un processus thermique et une certaine quantité de chaleur est nécessaire pour réaliser un joint de brasage. Cette chaleur est nécessaire aussi bien par le bas que par le haut du composant à braser. Cette chaleur peut être fournie par le préchauffage et par l'alliage de brasage liquide. Certaines machines de base n'ont pas de préchauffage, elles devront appliquer toute la chaleur par l'intermédiaire de l'alliage de brasage liquide et, en général, elles utilisent des températures plus élevées pour le brasage. Une unité de préchauffage est généralement une unité IR (infrarouge) à ondes courtes qui applique la chaleur depuis la face inférieure de la carte électronique. Dans la plupart des cas, la durée et la puissance du préchauffage peuvent être programmées. Pour les cartes et applications thermiquement lourdes, il existe des préchauffages par le dessus. Il s'agit généralement d'unités à air chaud (convection) dont la température de l'air peut être programmée. Lorsque vous utilisez cette unité, il est important de savoir s'il y a des composants sensibles à la température sur la face supérieure de la carte qui pourraient être affectés par ce préchauffage. Il existe plusieurs systèmes de brasage sélectif. Celui où la carte est immobile et où seule la buse de brasage est en mouvement est nettement préférable car il faut éviter toute force G lorsque la brasure se solidifie. Lors de l'étape de brasage, un alliage de brasage liquide est pompé à travers une buse de brasage. il existe différentes tailles et formes de buse, des buses larges, des petites buses, des buses longues et des buses courtes. Selon les composants à braser, l'une est préférable à l'autre. En général, les buses plus larges et les buses plus courtes donnent un meilleur transfert de chaleur et sont préférées. Les buses plus petites et plus longues peuvent être utilisées dans les situations où l'accessibilité est limitée. Les buses non étamables sont préférables aux buses étamables car elles permettent un écoulement beaucoup plus uniforme de l'alliage et des résultats de brasage plus stables. Il est conseillé d'inonder la buse d'azote pour obtenir un écoulement stable de l'alliage. L'azote est de préférence préchauffé car, dans le cas contraire, il refroidit l'alliage et la carte. L'optimisation du programme de brasage est essentielle pour optimiser le débit/capacité de la machine de brasage sélectif. Il s'agit de trouver les temps minimaux et les vitesses maximales qui donnent un bon mouillage des trous traversants en combinaison avec l'absence de ponts

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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  Réduction de la formation de microbilles

  Les microbilles sont de petites billes d'alliage qui restent sur le vernis épargne du circuit imprimé après le brasage à la vague, le brasage sélectif ou le brasage par refusion. Elles sont indésirables mais souvent présentes. Elles sont généralement causées par plusieurs paramètres. Dans le cas du brasage à la vague, le paramètre le plus important est le vernis épargne. La tendance d'un vernis épargne à générer des microbilles dépend de la structure de sa surface, qui est une propriété du vernis épargne lui-même. En outre, il convient de respecter les paramètres de polymérisation du vernis épargne dans la fabrication des circuits imprimés. Une mauvaise polymérisation peut entraîner une augmentation du nombre de microbilles. Le deuxième paramètre est le flux. Certains flux ont plus tendance à provoquer des microbilles que d'autres. En général, les flux à haute teneur en matières solides et les flux de la classification "RO" génèrent moins de microbilles. Les flux à base d'eau génèrent en général plus de microbilles que les flux à base d'alcool, mais il existe des versions spéciales de flux à base d'eau qui produisent moins de microbilles que les flux à base d'alcool, comme le PacIFic 2009MLF et le PacIF 2009MLF-E. Au cours du process, il est important de régler correctement la dépose du flux en combinaison avec le bon réglage du préchauffage pour minimiser la formation de microbilles. Une trop grande quantité de flux, ou un flux qui a migré entre le cadre de brasage et le circuit imprimé, peut être difficile à sécher pendant le préchauffage et peut générer des microbilles lors du contact avec la vague. Des réglages de préchauffage trop bas peuvent également poser problème, en particulier avec les flux à base d'eau. Un préchauffage par convection d'air chaud peut aider à évaporer les solvants des flux. Un autre paramètre est la vague de brasage. Les vagues turbulentes génèrent plus de microbilles. Les turbulences peuvent être causées par le type de buse de la vague elle-même (comme par exemple une buse à vague CMS ou une buse à vague Wörthmann) ou par de mauvais réglages ou une pollution des scories dans la buse à vague. La construction physique du circuit imprimé et du cadre de brasage peut également créer des turbulences supplémentaires. Les circuits imprimés comportant de nombreux composants du côté brasage et les cadres de brasage avec des rainurages petites et profondes créeront des turbulences supplémentaires. Dans le cas du brasage sélectif, le vernis épargne est également le principal paramètre pour les microbilles et les différences entre les flux sont similaires à celles du brasage à la vague. Dans ce process, la mini-vague elle-même est turbulente et est souvent utilisée pour braser des connecteurs qui créent une turbulence supplémentaire. Il en résulte qu'en général, le processus de brasage sélectif est encore plus sensible aux microbilles que le brasage à la vague. Dans le cas du brasage par refusion, la principale cause des microbilles est le process de sérégraphie de la crème à braser. Si la crème à braser se retrouve en dehors des pastilles à braser, des microbilles peuvent apparaître après la refusion. Les raisons de ce phénomène peuvent être multiples : Le positionnement horizontal du circuit imprimé sous le pochoir n'était pas correct, l'alignement vertical du circuit imprimé et du pochoir n'était pas correct (pas parallèle). La pression du circuit imprimé sur le pochoir n'était pas assez élevée, la pression de la racle était trop élevée, la vitesse d'impression était trop faible, il n'y avait pas de réduction de l'ouverture du pochoir, il y avait une déviation dans le circuit imprimé, la température de production était trop élevée (>30°C), l'accumulation de résidus due à des intervalles trop longs pour le nettoyage du pochoir, une crème à braser qui s'affaisse après la sérigraphie, une crème à braser oxydée,... Certaines crème à braser peuvent être plus sensibles que d'autres à la formation de microbilles lorsqu'elles se trouvent en dehors de la zone des pastilles à braser. L'unité de dépose des composants CMS peut également être à l'origine de l'apparition de microbilles. Lorsque la force verticale exercée lors du placement du composant est trop élevée, la crème peut être écrasée et se retrouver à l'extérieur de la pastille à braser. Malheureusement, toutes les machines de dépose de composants CMS ne sont pas facilement réglables à cet égard. Le profil de refusion peut également contribuer à la formation de micobilles. Les zones de préchauffage entre 100 et 150°C sont connues pour provoquer l'affaissement de certaines crèmes à braser qui se retrouvent à l'extérieur de la pastille à braser. Ce phénomène peut toutefois être très différent d'une crème à braser à l'autre. Les fours à phase vapeur sont en général un peu plus sensibles à la création de microbilles, car le liquide qui se condense en vapeur peut provoquer l'affaissement de la crème à braser. Ici aussi, il peut y avoir une grande différence entre une crème à braser et une autre. Un autre phénomène où une microbille reste collée sur le côté d'un composant est appelé perlage ou microbille au milieu du composant CMS. Ce phénomène est principalement dû à une trop grande quantité de crème à braser sur la pastille à braser et le surplus de crème à braser en contact avec le vernis épargne formera une microbille sur le côté du composant CMS. Un pochoir plus fin, une réduction plus importante de l'ouverture du pochoir et une conception spécifique de l'ouverture du pochoir sont utilisés pour résoudre le problème de perlage.
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  À base d'alcool (COV)

  Les flux de brasage à base d'alcool sont des flux liquides dont le principal solvant est un ou plusieurs alcools. La majorité des flux liquides utilisés dans la fabrication électronique sont encore à base d'alcool. Les principales raisons sont leur utilisation historique et donc leur part de marché, ainsi que leur fenêtre de process généralement plus grande par rapport aux flux à base d'eau. Les flux à base d'eau présentent de nombreux avantages par rapport aux flux à base d'alcool, tels qu'une consommation plus faible, l'absence d'émissions de COV (composés organiques volatils), l'absence de risque d'incendie, l'absence de transport et de stockage spéciaux, l'absence d'odeur dans la zone de production,... Cependant, de nombreux fabricants d'électronique semblent préférer la fenêtre de process plus large des flux à base d'alcool aux avantages des flux à base d'eau. Les flux à base d'alcool sont en général moins sensibles aux réglages du fluxeur par pulvérisation pour obtenir une bonne application du flux sur la surface à braser et dans les trous métallisés traversants. De plus, ils s'évaporent plus facilement lors du préchauffage et présentent moins de risques de gouttes de solvant résiduelles créant des microbilles, des éclaboussures d'alliage ou des ponts au contact de la vague. Un autre paramètre qui complique la mise en œuvre des flux à base d'eau est que, dans certains cas, le changement de flux peut être un processus long et coûteux. Il implique généralement des tests d'homologation et l'approbation des clients finaux. Spécifiquement pour les EMS (Electronic Manufacturing Servivces), sous-traitants, cela peut être un défi. Certains pays ont déjà mis en place une législation qui limite l'émission de COV par les systèmes d'évacuation ou impose des taxes sur les émissions de COV. Cela semble être une incitation supplémentaire à passer aux flux à base d'eau. Un développement récent a forcé de nombreux fabricants à se pencher sur les flux à base d'eau. La pandémie de COVID au début de l'année 2020 a soudainement augmenté la demande de désinfectants à base d'alcool, à tel point qu'à un certain moment, la disponibilité des alcools sur le marché était pratiquement inexistante. Heureusement, l'industrie qui produit les alcools a pu augmenter ses volumes juste à temps pour éviter que les fabricants d'électronique ne se retrouvent sans flux pour faire fonctionner leurs machines à braser.