Introduction

Dans la fabrication électronique moderne, une soudure fiable est essentielle pour produire des assemblages de circuits imprimés (PCBA) de haute qualité. Alors que la soudure sans plomb est largement adoptée dans l'industrie électronique, le contrôle du profil de température du four de refusion devient de plus en plus important pour obtenir une qualité de joint de soudure constante et une fiabilité de produit à long terme.

Un profil de température de four de refusion correctement configuré permet de s'assurer que la pâte à souder fond uniformément, que les composants électroniques sont solidement connectés aux pastilles du circuit imprimé et que les composants sensibles à la chaleur sont protégés contre une exposition thermique excessive.

Cependant, des réglages de température incorrects peuvent entraîner des défauts de soudure courants tels que la soudure insuffisante, les billes de soudure, l'effet de pierre tombale, le déplacement des composants, le dévidage et le gauchissement du circuit imprimé.

Dans cet article, nous expliquons les différentes étapes d'un profil de température de soudure par refusion sans plomb, les paramètres de départ recommandés, les problèmes courants et les moyens pratiques d'optimiser le processus de soudure par refusion SMT.

1. Qu'est-ce qu'un profil de température de four de refusion ?

Un profil de température de four de refusion est la courbe de température en fonction du temps que subit un circuit imprimé lorsqu'il traverse une machine de soudure par refusion.

Au cours du processus d'assemblage SMT, la pâte à souder est d'abord imprimée sur les pastilles du circuit imprimé, et les composants électroniques sont placés sur la pâte à souder par une machine de prélèvement et de placement SMT. Le circuit imprimé assemblé traverse ensuite le four de refusion, où un chauffage contrôlé fait fondre la pâte à souder et forme des connexions électriques et mécaniques fiables.

Le profil de température détermine la vitesse à laquelle le circuit imprimé chauffe, la durée pendant laquelle il reste à différentes plages de température, la température maximale qu'il atteint et la vitesse à laquelle il refroidit.

Pour la soudure sans plomb des circuits imprimés, le profil doit être soigneusement contrôlé car les alliages de soudure sans plomb nécessitent généralement des températures de traitement plus élevées que la soudure traditionnelle à base de plomb.

2. Quatre étapes principales d'un profil de soudure par refusion sans plomb

Un profil de température typique de refusion SMT sans plomb se compose de quatre étapes principales.

Étape 1 : Préchauffage

L'étape de préchauffage augmente progressivement la température du circuit imprimé de la température ambiante à la plage de préchauffage requise.

Les principaux objectifs sont :

• Chauffer progressivement le circuit imprimé et les composants électroniques.
• Réduire le choc thermique causé par des changements de température soudains.
• Activer le flux dans la pâte à souder.
• Aider à préparer la pâte à souder pour les étapes de chauffage suivantes.

Un taux de montée en température de départ couramment utilisé est d'environ 1 à 3 °C par seconde, en fonction des recommandations du fabricant de pâte à souder et des limitations des composants.

Étape 2 : Trempage

Pendant l'étape de trempage, la température du circuit imprimé est maintenue dans une plage de température contrôlée pendant une période spécifiée.

Directives de départ typiques pour de nombreux processus de soudure sans plomb :

• Plage de température : 150-200 °C
• Temps de trempage : 60-120 secondes

L'étape de trempage aide à égaliser les différences de température entre les gros et les petits composants et permet au flux de la pâte à souder d'effectuer ses fonctions de nettoyage et d'activation.

Un trempage approprié est particulièrement important pour les circuits imprimés contenant des composants de masses thermiques différentes.

Étape 3 : Refusion

L'étape de refusion est la partie la plus critique du processus de soudure sans plomb.

Au cours de cette étape, la température augmente au-dessus de la température du liquidus de l'alliage de soudure, permettant aux particules de soudure de fondre et de former des joints de soudure.

Pour l'alliage de soudure sans plomb SAC305 courant :

• Température du liquidus : environ 217 °C
• Température de crête typique : environ 235-245 °C
• Temps typique au-dessus du liquidus : souvent autour de 60-90 secondes, sous réserve des spécifications de la pâte à souder et des exigences des composants.

La température de crête réelle doit être déterminée conformément à la fiche technique de la pâte à souder, à la conception du circuit imprimé, aux indices de température des composants et aux exigences du processus d'assemblage applicable.

Des températures de crête excessives ou une exposition inutilement longue peuvent endommager les composants électroniques, provoquer une déformation du circuit imprimé et affecter la fiabilité des joints de soudure.

Étape 4 : Refroidissement

Après l'étape de refusion, le circuit imprimé entre dans la zone de refroidissement, où la soudure fondue se solidifie progressivement.

Le refroidissement contrôlé est important pour :

• Former des joints de soudure stables.
• Réduire le stress thermique excessif.
• Minimiser le mouvement des composants.
• Soutenir une qualité de joint de soudure constante.

Le taux de refroidissement doit suivre les recommandations du fabricant de pâte à souder et les limites thermiques du circuit imprimé et des composants.

3. Profil de température de refusion sans plomb recommandé

Le tableau suivant fournit des directives de départ générales pour un processus de soudure SAC305 sans plomb courant.

Important :Ces valeurs sont des directives de départ illustratives, pas des spécifications de production universelles. Le profil de température réel doit être établi en utilisant les instructions du fabricant de pâte à souder, les fiches techniques des composants, les caractéristiques du circuit imprimé et les mesures de profilage thermique. Les températures maximales des boîtiers des composants ne doivent jamais être dépassées.

4. Pourquoi le profilage de la température du four de refusion est-il important ?

Un profilage de température correct affecte directement la qualité et la fiabilité de l'assemblage des circuits imprimés.

Amélioration de la qualité des joints de soudure

Un profil de température correctement contrôlé permet à la pâte à souder de fondre et de mouiller correctement les pastilles du circuit imprimé et les terminaux des composants, contribuant ainsi à produire des joints de soudure solides et fiables.

Réduction des défauts de soudure

Des réglages de température incorrects peuvent causer des défauts tels que la soudure insuffisante, le pontage de soudure, l'effet de pierre tombale, les billes de soudure et le déplacement des composants.

L'optimisation du profil de température permet de réduire ces risques.

Protection des composants électroniques

Les assemblages de circuits imprimés modernes peuvent contenir des circuits intégrés sensibles, des LED, des condensateurs, des connecteurs et d'autres composants électroniques.

Des températures excessives ou un chauffage prolongé peuvent endommager ces composants. Un contrôle thermique approprié permet de les protéger pendant le processus de soudure.

Amélioration de la cohérence de la production

Un profil de température de refusion stable permet de maintenir des résultats de soudure constants sur différents lots de circuits imprimés, améliorant la qualité de la production et réduisant les retouches.

Efficacité de fabrication plus élevée

La réduction des défauts de soudure et des retouches inutiles aide les fabricants à améliorer l'efficacité de la production SMT et à contrôler les coûts de fabrication.

5. Problèmes courants de soudure par refusion et leurs solutions

Même en utilisant des fours de refusion SMT avancés, des profils de température ou des réglages de processus incorrects peuvent causer des défauts de soudure.

Voici quelques problèmes courants et leurs solutions pratiques.

Problème 1 : Soudure insuffisante

Causes possibles :

• La température de crête est trop basse.
• Le temps au-dessus du liquidus est insuffisant.
• Chauffage inégal sur le circuit imprimé.

Solutions :

• Vérifier les spécifications de la pâte à souder.
• Vérifier le profil de température réel du circuit imprimé.
• Ajuster les zones de chauffage et la vitesse du convoyeur si nécessaire.

Problème 2 : Effet de pierre tombale

L'effet de pierre tombale se produit lorsqu'une extrémité d'un petit composant de type puce se soulève de la pastille du circuit imprimé pendant la soudure par refusion.

Causes possibles :

• Chauffage inégal entre les deux pastilles du composant.
• Dépôts de pâte à souder inégaux.
• Différences dans la conception des pastilles ou les caractéristiques thermiques.

Solutions :

• Améliorer l'uniformité de la température du circuit imprimé.
• Vérifier la qualité de l'impression de la pâte à souder.
• Examiner la conception des pastilles et la précision du placement des composants.

Problème 3 : Pontage de soudure

Le pontage de soudure se produit lorsqu'un excès de soudure relie deux pastilles adjacentes ou des terminaux de composants.

Causes possibles :

• Dépôt excessif de pâte à souder.
• Conception de pochoir incorrecte.
• Impression de pâte à souder inappropriée.
• Conditions de processus de refusion inadaptées.

Solutions :

• Optimiser la conception des ouvertures du pochoir.
• Contrôler l'épaisseur de l'impression de la pâte à souder.
• Vérifier le processus d'assemblage du circuit imprimé et les réglages de refusion.

Problème 4 : Gauchissement du circuit imprimé

Le gauchissement du circuit imprimé peut se produire lorsque différentes zones du circuit imprimé subissent une exposition thermique excessive ou inégale.

Causes possibles :

• Température de crête excessive.
• Chauffage inégal sur le circuit imprimé.
• Stress thermique élevé pendant le chauffage ou le refroidissement.

Solutions :

• Optimiser le profil de température.
• Surveiller les différences de température sur le circuit imprimé.
• Utiliser des méthodes appropriées de support et de manipulation du circuit imprimé.

6. Comment optimiser un profil de température de four de refusion

Pour une soudure sans plomb fiable des circuits imprimés, les fabricants doivent suivre un processus systématique de profilage de température.

Étape 1 : Vérifier les spécifications de la pâte à souder

Différentes formulations de pâte à souder peuvent nécessiter des températures de préchauffage, des temps de trempage, des températures de crête et des réglages de temps au-dessus du liquidus différents.

Vérifiez toujours la fiche technique du fabricant avant de configurer le four de refusion.

Étape 2 : Comprendre la conception du circuit imprimé

L'épaisseur du circuit imprimé, la distribution du cuivre, les dimensions de la carte, la densité des composants et la masse thermique des composants influencent tous l'absorption de chaleur.

Les gros composants peuvent nécessiter des conditions thermiques différentes de celles des petits composants sur le même circuit imprimé.

Étape 3 : Effectuer un profilage thermique

Fixez des thermocouples à des emplacements représentatifs du circuit imprimé, y compris les zones avec des composants volumineux, des composants petits et des caractéristiques thermiques différentes.

Faites passer le circuit imprimé dans le four de refusion à l'aide d'un système de profilage de température pour mesurer la température réelle subie par l'assemblage.

Étape 4 : Ajuster les zones de chauffage

Sur la base de la courbe de température mesurée, ajustez les réglages des zones de chauffage individuelles et la vitesse du convoyeur.

L'objectif est d'obtenir un profil de température approprié tout en évitant une exposition thermique excessive.

Étape 5 : Vérifier et surveiller la production

Après optimisation, vérifiez la qualité de la soudure par inspection visuelle, inspection AOI et autres méthodes de contrôle qualité appropriées.

Répétez le profilage chaque fois que des changements importants sont apportés à la conception du circuit imprimé, à la pâte à souder, à la configuration des composants ou au processus de production.

7. Comment choisir le bon four de refusion SMT

La sélection du bon four de refusion est essentielle pour maintenir des performances de soudure stables dans une ligne de production SMT.

Lors de l'achat d'un four de refusion SMT, les fabricants d'électronique doivent tenir compte des facteurs suivants :

• Configuration des zones de chauffage :Sélectionnez un nombre approprié de zones de chauffage en fonction de la taille du circuit imprimé, des exigences de production et de la complexité du profil thermique.
• Précision du contrôle de la température :Un contrôle de température stable permet de maintenir des conditions de soudure constantes.
• Uniformité de la température :Un chauffage uniforme sur la largeur du circuit imprimé favorise une formation fiable des joints de soudure.
• Système de convoyeur :Vérifiez la compatibilité de la largeur du circuit imprimé, le réglage de la vitesse du convoyeur et le transport fluide du circuit imprimé.
• Système de refroidissement :Une section de refroidissement efficace aide à contrôler le processus de refroidissement après la soudure.
• Capacité de production :Sélectionnez un four qui correspond au débit requis de la ligne SMT.
• Maintenance et support technique :Un support technique fiable aide à maintenir les performances de l'équipement à long terme.

Pour les fabricants produisant différents types de circuits imprimés, un four de refusion à air chaud multi-zones peut fournir un contrôle flexible de la température pour différentes applications de soudure.

Vous pouvez explorer nos Produits de fours de refusion SMT pour en savoir plus sur les équipements de soudure par refusion sans plomb disponibles.

8. Applications de la soudure par refusion sans plomb

La soudure par refusion sans plomb est largement utilisée dans différentes industries de fabrication électronique, notamment :

• Assemblage de circuits imprimés d'éclairage LED et de pilotes LED.
• Produits électroniques grand public.
• Cartes de contrôle électroniques automobiles.
• Systèmes de contrôle industriels.
• Équipement de communication et de réseau.
• Alimentations et modules électroniques.
• Équipement électronique médical.

Un processus de soudure par refusion correctement optimisé aide les fabricants à obtenir une qualité d'assemblage de circuits imprimés fiable dans différentes applications de produits.

Conclusion

Comprendre et contrôler le profil de température du four de refusion est essentiel pour obtenir une soudure sans plomb fiable des circuits imprimés.

Du préchauffage et du trempage à la refusion et au refroidissement, chaque étape joue un rôle important dans la formation des joints de soudure, la protection des composants et la qualité globale de l'assemblage des circuits imprimés.

En sélectionnant le four de refusion SMT approprié, en suivant les recommandations du fabricant de pâte à souder, en effectuant un profilage thermique régulier et en surveillant la qualité de la production, les fabricants d'électronique peuvent améliorer la cohérence de la soudure, réduire les défauts et améliorer l'efficacité globale de la production SMT.

Shenzhen Hongxinteng Technology Co., Ltd. fournit des solutions d'équipement de fabrication SMT, y compris des fours de refusion sans plomb, des machines de prélèvement et de placement SMT, des imprimantes de pâte à souder, des équipements d'inspection de circuits imprimés et des solutions complètes de ligne de production SMT.

Vous recherchez un four de refusion SMT fiable pour votre usine d'assemblage de circuits imprimés ? Contactez notre équipe pour des recommandations d'équipement professionnelles et des solutions de ligne de production SMT personnalisées.