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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
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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.
Principaux avantages
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Les flux de brasage à base d'eau sont des flux liquides dont le principal solvant est de l'eau (H2O). Les flux à base d'eau présentent de nombreux avantages par rapport aux flux à base d'alcool, comme une consommation plus faible, pas d'émissions de COV (composés organiques volatils), pas de risque d'incendie, pas besoin de transport et de stockage spéciaux, moins d'odeurs 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. En général, les flux à base d'alcool sont moins sensibles aux réglages précis du fluxeur à pulvériser pour obtenir une bonne application du flux sur la surface à braser et dans les trous traversants. En outre, ils s'évaporent plus facilement lors du préchauffage et présentent moins de risques que les gouttes des flux à base d'eau restantes créent des microbilles d'alliage, des éclaboussures d'alliage ou des ponts lors du contact avec la vague. Cependant, certains pays ont déjà mis en place une législation qui limite les émissions de COV des cheminées d'usine ou impose des taxes sur les émissions de COV. Cela semble être une incitation supplémentaire à utiliser les flux à base d'eau. Un événement récent a contraint de nombreux fabricants à se tourner vers 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 moment donné, la disponibilité des alcools sur le marché était pratiquement inexistante. Il y a de fortes chances que cela augmente l'acceptation des flux à base d'eau sur le marché. Par ailleurs, la prise de conscience écologique mondiale s'est considérablement améliorée ces derniers temps, ce qui pousse de nombreuses entreprises à adopter une politique plus écologique et durable. Cela se traduira également par une meilleure acceptation des flux à base d'eau sur le marché.
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