Un seul joint de soudure défectueux peut compromettre toute une série de production. Le mauvais mouillage de la soudure est l’un des problèmes les plus courants dans le processus de soudage, pouvant entraîner des connexions défectueuses, des composants défaillants et des retouches coûteuses. Dans cet article, nous allons analyser les principales causes du mauvais mouillage et partager des moyens concrets pour l’éviter lors du soudage des circuits imprimés.
Qu’est-ce que le mouillage de la soudure ?
Le mouillage de la soudure est la capacité de la soudure fondue à se répandre et à adhérer à la surface des pièces métalliques (telles que les pastilles des circuits imprimés et les broches des composants), formant ainsi une liaison métallurgique fiable. Pour obtenir un processus de mouillage correct et fluide, deux conditions spécifiques doivent être remplies :
- Une surface de cuivre propre, sans oxydation ni contamination.
- Une température de soudage appropriée.
Généralement, le mouillage de la soudure est évalué en fonction de l’apparence du joint de soudure. Un joint bien mouillé est lisse et brillant, ce qui indique un écoulement correct de la soudure. L’angle de mouillage est également utilisé pour évaluer les performances de mouillage de la soudure. Il décrit l’angle de contact qui se développe pendant le processus de soudage entre la soudure fondue et le substrat (un plot/une broche de composant). Selon la norme IPC-A-610, les critères acceptables sont les suivants :
- Angle de mouillage < 90° : acceptable.
- Angle de mouillage > 90° : mauvais mouillage de la soudure, augmentant les risques de défauts potentiels.
Pourquoi le mouillage de la soudure est-il important ?
Un bon mouillage de la soudure est essentiel pour obtenir des connexions fiables (tant électriques que mécaniques) pendant le processus de soudage des circuits imprimés. Si le mouillage de la soudure est insuffisant, celle-ci peut ne pas adhérer correctement au plot ou au fil du composant. Les joints de soudure formés sont ternes, poreux et granuleux, avec une mauvaise adhérence.
Un mauvais mouillage de la soudure peut entraîner certains défauts de soudure courants, notamment des joints de soudure froids, un mouillage incomplet et des joints ouverts. Au fil du temps, ces joints de soudure fragiles sont susceptibles de se fissurer et de se dégrader sous l’effet des cycles thermiques, des vibrations et des contraintes mécaniques. Ils ont un impact considérable sur la fiabilité à long terme des produits.
Les 6 principales causes d’un mauvais mouillage ou d’un démouillage de la soudure
Un mauvais mouillage de la soudure peut compromettre l’intégrité mécanique et électrique des joints de soudure. Il est essentiel d’identifier les causes principales pour éviter ce problème.
1. Contamination de surface
Les résidus de graisse, d’huile ou de flux sur la surface du circuit imprimé peuvent contaminer les pastilles. Cette contamination peut empêcher une bonne liaison entre la soudure et le cuivre, entraînant un mouillage incomplet.
2. Oxydation de la surface des pastilles de cuivre
Une couche d’oxyde se forme facilement lorsque les pastilles de cuivre réagissent avec l’oxygène présent dans l’air. Cette couche d’oxyde affecte la mouillabilité de la soudure et est l’une des principales causes du démouillage de la soudure. L’utilisation d’une soudure sans plomb (telle que Sn-Ag-Cu) nécessite des températures de soudage plus élevées, ce qui accélère le taux d’oxydation.
3. Plage de température de soudure incorrecte
- Température de soudure trop basse – Fluidité insuffisante de la soudure, contact inadéquat avec les composants.
- Température de soudure trop élevée – Vaporisation accélérée de la soudure, mouillage altéré.
4. Mauvaise conception du circuit imprimé
- Taille et forme des pastilles de cuivre – La taille des pastilles de cuivre est trop petite ou leur forme est inadaptée, ce qui empêche la soudure de se répartir correctement.
- Masque de soudure mal défini – Un masque de soudure imprécis peut entraver l’écoulement de la soudure vers les pastilles ou diriger la soudure vers des emplacements non souhaités, ce qui entraîne des joints de soudure incomplets.
- Conception du pochoirnon optimisée – L’ouverture du pochoir détermine la quantité et l’emplacement de la pâte à souder déposée. Une quantité insuffisante de pâte à souder peut entraîner un mouillage partiellement médiocre de la soudure.
5. Mauvaise soudabilité
- Problèmes de placage des pastilles de cuivre – Placage ou revêtement incorrect des pastilles de cuivre. Épaisseur de placage inégale ou insuffisante. Dommages pendant la fabrication des circuits imprimés (découpe, perçage, gravure).
- Dégradation de la pâte à souder – Un stockage incorrect ou prolongé de la pâte à souder peut entraîner une diminution de la soudabilité.
6. Technique et outil de soudage inappropriés
- Pression de contact excessive – Elle peut endommager la métallisation du plot ou de la terminaison du composant. Simultanément, elle expulse le flux qui n’a pas encore été entièrement activé.
- Temps de séjour prolongé de la pointe – Lorsque la pointe de soudure est en contact avec le fil du composant ou le plot de soudure pendant une période prolongée, la température locale augmente continuellement, ce qui provoque la combustion ou l’évaporation prématurée du flux.
- Cartouche de soudure oxydée – L’oxydation de la cartouche de soudure forme une barrière qui empêche la soudure de s’écouler correctement et réduit la mouillabilité. Cela se produit souvent lorsque l’on utilise une pointe non étamée ou que l’on travaille à des températures extrêmement élevées.
5 façons d’éviter un mauvais mouillage de la soudure pendant le processus de soudage
Un mauvais mouillage est généralement le signe avant-coureur de joints de soudure fragiles. Nous vous présentons ici 5 méthodes pratiques pour éviter les problèmes de soudure.
1. Optimisation de la conception des circuits imprimés
Pour éviter un mouillage inefficace de la soudure, il faut commencer par une bonne conception du circuit imprimé. Une conception appropriée des pastilles permet à la soudure de mouiller complètement les pastilles et de se lier correctement. Vous ne devez pas utiliser de pastilles trop petites ou de conception irrégulière qui limitent l’écoulement de la soudure. Outre cette considération, il est essentiel que les ouvertures de votre masque de soudure exposent correctement les pastilles. De bonnes ouvertures de masque de soudure dirigent l’écoulement de la soudure vers les pastilles en toute sécurité et évitent les ponts et un mouillage inefficace.
2. Assurer la propreté du circuit imprimé avant le soudage
Utilisez des agents nettoyants pour circuits imprimés/lingettes solvantes pour éliminer complètement toute contamination de la surface du circuit imprimé avant de procéder à la soudure. Il s’agit d’une méthode efficace pour nettoyer la graisse/saleté, qui peut nuire au mouillage de la soudure.
3. Choisir le flux approprié et de haute qualité
Le flux facilite l’écoulement de la soudure et élimine l’oxydation. Il est important de choisir un flux de bonne qualité, compatible avec la soudure et les pastilles. La soudure mouillera facilement les pastilles et les conducteurs si le flux et la quantité appropriés sont appliqués. Cependant, il ne faut pas appliquer une quantité excessive de flux, car cela laisserait des résidus sur les pastilles. Néanmoins, une quantité insuffisante de flux entraverait le processus de mouillage.
4. Choisir une pâte à souder plus active
L’utilisation d’une pâte à souder à haut pouvoir fluxant permet de mouiller plus efficacement les pastilles légèrement oxydées ou contaminées. En effet, un flux hautement actif élimine les oxydes présents à la surface des pastilles. Il est particulièrement adapté aux surfaces difficiles à souder, telles que l’argent par immersion, l’étain par immersion et l’OSP.
5. Utilisation des techniques appropriées
Contrôlez le temps de contact entre la pointe du fer à souder et les broches ou les pastilles de soudure du composant. Chauffez les pastilles et les broches de manière uniforme à la température de soudage appropriée, puis appliquez la soudure pour permettre un mouillage complet des surfaces. Évitez de surchauffer et de déplacer le joint pendant le refroidissement, afin de permettre à la soudure de se solidifier naturellement.
Conclusion
Comprendre les causes d’un mauvais mouillage de la soudure et prendre les mesures appropriées peut aider à prévenir le démouillage de la soudure. Si vous rencontrez des problèmes de mauvais mouillage de la soudure, ne vous inquiétez pas trop. Vous pouvez laisser refroidir le joint de soudure, nettoyer tout résidu de flux, le réchauffer et effectuer un deuxième processus de soudage pour réparer le joint. MOKOPCB est un fabricant de circuits imprimés de confiance dans l’industrie, fournissant des solutions professionnelles en matière de circuits imprimés. N’hésitez pas à nous contacter pour toute demande ou question.
