Le soudage est une étape clé du processus d’assemblage des circuits imprimés, qui consiste à fixer les composants sur la carte afin que les circuits imprimés assemblés puissent remplir leur fonction. La qualité du soudage a un impact significatif sur la fiabilité et les performances des produits électroniques. Le soudage à la vague ou soudage par refusion sont deux méthodes couramment utilisées. Cependant, les différences entre les deux restent floues pour beaucoup, et il n’est pas toujours facile de savoir quand utiliser chacune de ces technologies. C’est précisément l’objectif de cet article : vous aider à comprendre les différences entre le soudage à la vague et le soudage par refusion, et dissiper vos doutes éventuels.
Qu’est-ce que le soudage à la vague ?
Il s’agit d’une technique de soudage en vrac, généralement utilisée pour souder des composants THT. Chaque circuit imprimé est envoyé séquentiellement dans le réservoir où circule en continu de la soudure fondue. La vague de soudure pompée entre en contact avec le dessous de la carte, créant simultanément des joints de soudure.
Le contrôle de la température est crucial pendant le soudage à la vague. Une température incorrecte peut entraîner des défauts de soudure (joints de soudure froids, ponts de soudure, etc.) ou même endommager les composants.
Qu’est-ce que le soudage par refusion ?
Il est couramment utilisé pour souder des composants montés en surface. La pâte à souder, une combinaison de flux et de soudure en poudre, est appliquée sur les pastilles correspondantes pour maintenir les composants en place. Ensuite, la carte est envoyée dans le four à refusion, où la pâte à souder est fondue pour créer des connexions.
Parfois, le soudage par refusion peut être utilisé pour souder des composants THT, mais cela est rare car le soudage à la vague est une option plus économique.
Comment comparer le soudage à la vague ou soudage par refusion ?
Maintenant que vous avez une compréhension de base du soudage à la vague ou soudage par refusion, explorons leurs différences afin de prendre une meilleure décision.
1. Différences entre le soudage à la vague et le soudage par refusion
Processus de soudage à la vague : Application du flux → Préchauffage → Soudage à la vague → Refroidissement
Étape 1 : Pulvérisation de flux pour nettoyer les surfaces métalliques. Les fonctions importantes du flux sont les suivantes :
- Éliminer les résidus d’oxyde ou de contamination sur les broches des composants et les pastilles des circuits imprimés afin d’améliorer le mouillage de la soudure.
- Empêcher la réoxydation pendant le processus thermique.
- Réduire la tension superficielle de la soudure fondue pour garantir un écoulement fluide de la soudure.
- Favoriser un transfert de chaleuruniforme et adéquat.
Remarque : choisissez un type de flux entièrement compatible avec votre application afin d’éviter d’endommager les composants.
Étape 2 : Préchauffez les cartes afin de réduire les risques de choc thermique et d’activer le flux. Les cartes sont placées sur la palette et acheminées dans un tunnel de chauffage via un tapis roulant.
Étape 3 : Les cartes préchauffées sont ensuite envoyées dans une vague continue de soudure fondue, générée par une pompe. La vague contrôlée par la pompe entre en contact avec les pastilles et les broches des composants afin d’établir des joints de soudure solides, généralement pendant 1 à 5 secondes.
Remarque : le réglage de la température est essentiel, car il influe fortement sur la qualité de la soudure. De même, la vitesse du convoyeur et le temps de contact avec la vague doivent également être pris en compte avec soin.
Étape 4 : La température atteint son maximum dans le processus de soudage à la vague, puis diminue progressivement, ce qui s’appelle le processus de refroidissement. L’alliage liquide se solidifie pour créer des connexions mécaniques solides.
Remarque : une machine de soudage à la vague professionnelle est essentielle, tandis que l’expertise de l’assembleur repose sur une technologie de pointe et son expérience.
Processus de soudage par refusion : Préchauffage → Trempage thermique → Soudage par refusion → Refroidissement
Étape 1 : Préchauffez les cartes pour le soudage ultérieur. Les deux principaux objectifs de cette étape sont les suivants :
- Éliminer les solvants volatils de la pâte à souder, car ils peuvent réduire la fiabilité des jonctions soudées.
- S’assurer que les cartes peuvent atteindre de manière stable la température requise, en respectant le profil thermique.
Étape 2 : Tout comme le soudage à la vague, le soudage par refusion repose également sur l’utilisation d’un flux. Il nécessite un temps de maintien à température suffisante pour activer le flux.
Étape 3 : La température atteint son maximum, faisant fondre la soudure pour qu’elle refonte correctement.
Remarque : le contrôle de la température est essentiel. La pâte à souder ne refondra pas correctement si la température est trop basse. Le circuit imprimé ou les composants SMT pourraient être endommagés par une température trop élevée.
Étape 4 : La température redescend progressivement après avoir atteint son pic. Refroidissement pour connecter de manière permanente les composants aux pastilles.
2. Compatibilité des composants
Le soudage à la vague convient aux composants THT et permet de réaliser rapidement et simultanément le soudage. Il est couramment utilisé pour connecter de grands composants électroniques, tels que des connecteurs, des commutateurs, etc. Les broches des composants doivent être insérées dans des trous pré-percés sur les cartes, formant ainsi des connexions mécaniques sûres.
Le soudage par refusion est idéal pour les composants SMT, qui sont généralement de petite taille et ont un pas réduit. Ces petits composants (microprocesseurs, résistances, etc.) peuvent être placés directement sur la surface de la carte pendant le processus de soudage.
3. Applications courantes du soudage à la vague par rapport au soudage par refusion
Le soudage à la vague offre des joints de soudure fiables et solides et reste largement utilisé dans de nombreuses industries en raison de sa simplicité et de sa rentabilité. Il est couramment appliqué dans les alimentations électriques, l’électronique automobile, les gros appareils électroménagers, etc.
Le soudage par refusion permet un contrôle précis de la formation des joints de soudure et joue un rôle crucial dans divers secteurs. Il est largement utilisé dans l’électronique grand public, notamment les smartphones, les ordinateurs portables et les tablettes. Pour les circuits imprimés à haute densité, le soudage par refusion est également indispensable, en particulier pour les ordinateurs et les appareils de télécommunication, afin de garantir des connexions fiables dans les cartes compactes.
En outre, le soudage par refusion prend en charge les technologies émergentes et les applications spécialisées, notamment : les appareils IoT (appareils portables et gadgets domestiques intelligents), les appareils médicaux (équipements de diagnostic et moniteurs de santé portables) et la robotique (capteurs et systèmes de contrôle).
4. Efficacité de production
Le soudage à la vague est une technique continue et à haut débit, idéale pour la production en grande série et le soudage de composants à trous traversants. Il est plus économique et plus rapide que le soudage par refusion. De plus, une fois le circuit imprimé soudé, l’excès de soudure retourne dans le four pour être réutilisé, ce qui réduit le gaspillage de matériaux.
Le soudage par refusion est limité par plusieurs processus, tels que l’impression, le placement et la refusion, qui prennent généralement beaucoup de temps. Il n’est donc pas adapté à une production rapide et est généralement utilisé dans la fabrication à petite échelle.
5. Comparaison des coûts
Le soudage par refusion nécessite un investissement dans un four à refusion (l’équipement principal), une machine de placement, une imprimante à pâte à souder, etc. Ces machines sont complexes et coûteuses, et les coûts de maintenance sont également élevés. Pour les petits fabricants de circuits imprimés, cela représente un investissement initial très important. En revanche, une machine à souder à la vague est généralement beaucoup moins chère qu’un four à refusion, de sorte que les coûts d’installation initiaux sont généralement moins élevés.
Tableau comparatif : soudage à la vague ou soudage par refusion
| Aspect | Soudage à la vague | Soudage par refusion |
| Idéal pour | Assemblage à trous traversants (THT), assemblage de circuits imprimés simple face, connecteurs montés sur bordure | Assemblage en surface (SMT), carte HDI, circuits imprimés SMT double face |
| Popularité | Utilisation en déclin, mais dominante dans le domaine THT | Très apprécié pour le SMT en raison de ses nombreux avantages |
| Coût et délai de production | Plus rentable et plus rapide pour la production en grande série de circuits imprimés à trous traversants | Nécessite généralement plus de temps et entraîne des coûts plus élevés, en particulier pour les projets SMT complexes et très variés |
| Vitesse de production | Continu et à haut débit, jusqu’à 35 000 joints de soudure par heure | Débit limité par l’impression, le placement et la séquence de refusion, débit typique de 2 500 à 6 000 joints/heure |
| Volume de production | Idéal pour la production à grande échelle de trous traversants | Idéal pour les petites productions ou les projets complexes |
| Considérations relatives à la conception | Nécessite une conception précise de la géométrie des pastilles (taille et forme) et une orientation contrôlée de la carte | Moins de contraintes de conception liées à la géométrie des pastilles et à l’orientation des cartes |
| Types de défauts | Sauts de soudure, ponts de soudure, résidus de flux | Tombstoning, vides de soudure, mauvais mouillage |
| Compatibilité sans plomb | Compatible avec l’alliage SAC, peut nécessiter des températures plus élevées | Facilement adaptable grâce à des profils de refusion modifiés |
| Équipement de soudure | Applicateur de flux, Préchauffeur, Machine à souder à la vague, Système de convoyage, Machine de refroidissement (ventilateurs ou dissipateurs thermiques refroidis à l’eau) | Imprimante à pâte à souder, Machine de placement, Four de refusion, Machines d’inspection AOI |
| Coût de l’équipement | Faible, coût estimé entre 50 000 et 150 000 dollars | Coût plus élevé, investissement estimé entre 200 000 et 500 000 dollars |
| Exigences en matière de surveillance | Nécessite une surveillance précise, notamment de la température des cartes et du temps de séjour de la vague de soudure | Faible besoin de surveillance pendant le soudage |
| Exigences en matière d’inspection | Inspection visuelle en plusieurs étapes, test en circuit pour vérifier la connectivité | Inspection AOI, tests ICT |
Peut-on utiliser à la fois le soudage à la vague et le soudage par refusion sur le même circuit imprimé ?
Est-il possible de souder des circuits imprimés à la fois par soudage à la vague et par refusion ? Absolument. Dans la production réelle, de nombreux circuits imprimés contiennent à la fois des composants à trous traversants et des composants montés en surface, tels que des composants DIP et SMD, qui nécessitent généralement des techniques de soudage mixtes. Pour résoudre ce problème, le soudage à la vague sélectif a été développé et mis en œuvre. Semblable au soudage à la vague, il ajoute simplement un plateau pour isoler les composants non soudés, de sorte que la soudure soit appliquée avec précision aux endroits requis.
Comment choisir entre le soudage à la vague et le soudage par refusion : guide sous forme d’organigramme pour les circuits imprimés
En apprenant les différences entre le soudage à la vague et le soudage par refusion, vous pouvez prendre une meilleure décision. Ce guide sous forme d’organigramme vous aide à prendre rapidement votre décision.
Démarrer
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Le circuit imprimé comporte-t-il des composants THT (à trous traversants) ?
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├─ OUI ──> S’agit-il d’une production à grand volume ?
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│ ├─ OUI ──> Soudure à la vague
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│ └─ NON ──> Soudage THT manuel
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└─ NON ──> SMD uniquement ?
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├─ OUI ──> Soudure par refusion
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└─ NON ──> THT + SMD mixtes ?
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└─ OUI ──> D’abord soudure par refusion CMS → Soudure par vague sélective pour THT
Conclusion
Le soudage à la vague et le soudage par refusion permettent tous deux de souder de manière permanente des composants sur des cartes de circuits imprimés. Cependant, ils diffèrent considérablement en termes de processus, de compatibilité des composants, d’applications, d’efficacité de production et de coût. Le choix de la méthode de soudage dépend des exigences de votre projet, et une approche hybride peut parfois s’avérer nécessaire. Si vous avez encore des questions, veuillez contacter MOKOPCB pour obtenir une assistance professionnelle.
