Les principaux facteurs influençant la soudabilité des pastilles de circuits imprimés sont désormais clairement identifiés : la logique sous-jacente, des matériaux à l’environnement.

La soudabilité des pastilles de circuit imprimé n'est pas un attribut fixe, mais une performance dynamique qui est affectée par cinq dimensions : procédé de traitement de surface, procédé de fabrication, environnement de stockage, conditions de soudage et adaptation des matériauxLa soudabilité d'un même lot de circuits imprimés peut varier considérablement en raison de différences dans les conditions de stockage et les paramètres de soudage. La vitesse d'atténuation et la résistance aux interférences de la soudabilité diffèrent significativement selon les traitements de surface. Cet article explore les mécanismes sous-jacents, analyse systématiquement les principaux facteurs influençant la soudabilité, aide les professionnels à identifier précisément les causes profondes d'une mauvaise soudabilité et permet un contrôle optimal à la source.

1. Procédé de traitement de surface : élément fondamental pour déterminer la soudabilité

1. Film de protection de soudure organique (OSP) Avantages : faible coût, excellente mouillabilité, compatible avec les procédés sans plomb, grande planéité des plots. Inconvénients : le film protecteur est extrêmement fin (0,2 à 0,5 µm), peu résistant aux températures élevées, sensible aux rayures et à l’humidité, et sa durée de conservation est courte (3 mois maximum en milieu sec à température ambiante). Une épaisseur de film insuffisante, un revêtement irrégulier et une cuisson excessive peuvent entraîner la défaillance du film protecteur et une oxydation rapide des plots. La transpiration et la pollution acide-alcaline peuvent endommager directement le film OSP et provoquer des défauts de soudure.

    
    
2. ENIG (or nickel chimique) Avantages : longue durée de conservation (≥ 12 mois), planéité élevée, convient aux cartes haute fréquence et haute vitesse, forte résistance à la pollution. Inconvénients : coût élevé, corrosion du nickel (nickel noirci), fragilité de la couche d’or. Une épaisseur de nickel inférieure à 3 µm favorise l’oxydation, une couche d’or inférieure à 0,05 µm ne recouvre pas entièrement le nickel, et une épaisseur inférieure à 0,15 µm peut facilement entraîner une fragilisation de la couche d’IMC et des défaillances de soudure.

    
    
3. Avantages de l'immersion AgAvantages : bonne mouillabilité, bonne dissipation thermique, convient aux tôles haute fréquence, coût inférieur à celui de l’ENIG ; Inconvénients : faible résistance à la vulcanisation, formation facile de sulfure d’argent en milieu humide, entraînant une chute brutale de la soudabilité ; la couche d’argent est trop mince et s’oxyde facilement, et trop épaisse, elle se détache facilement.

    
    
4. Immersion Sn Avantages : Excellente mouillabilité, convient au brasage traversant, coût modéré ; Inconvénients : La couche d’étain est sujette à la formation de moustaches, s’oxyde facilement à haute température et humidité, et sa durée de conservation est d’environ 6 mois.

    
    
5. Avantages de la pulvérisation d'étain (HASL) : Procédé éprouvé, faible coût, soudabilité stable et résistance aux dommages ; Inconvénients : faible planéité des pastilles, ne convient pas aux patchs haute densité ; la surface de l’étain s’oxyde facilement après une exposition prolongée et la mouillabilité de la pulvérisation d’étain sans plomb est légèrement inférieure à celle du plomb.

    
    

2. Pollution et défauts du processus de fabrication : cause directe d’une mauvaise soudabilité

1. pollution organique Les traces de doigts, le liquide de coupe, l'agent de démoulage, les résidus d'encre de vernis épargne, de révélateur et d'agent antistatique, entre autres, forment un film hydrophobe à la surface de la pastille, empêchant ainsi le mouillage de la soudure. En particulier, les défauts de porosité du vernis épargne et les débordements d'encre peuvent obstruer les bords de la pastille, provoquant des zones de non-mouillage.

    
    
2. Défauts d'oxydation Après la gravure, la surface du cuivre est exposée trop longtemps, le processus de cuivrage/électroplacage est anormal et la température de cuisson est trop élevée, ce qui entraîne l'oxydation des surfaces de cuivre, de nickel et d'étain, formant une couche d'oxyde dense que la soudure ne peut pas pénétrer.

    
    
3. Défauts de revêtement Les piqûres, les marques de piqûres, le décollement, les fuites de placage et l'épaisseur irrégulière du revêtement entraîneront une absence de protection locale et une oxydation rapide ; les disques noirs ENIG, les moustaches d'étain immergées et les perles/laitiers de pulvérisation d'étain peuvent entraîner une mauvaise soudabilité.

    
    
4. Dommages mécaniques Les rayures et les chocs survenant lors de la production, de la découpe et du transport endommageront le film protecteur et le revêtement de surface, exposeront la base métallique et provoqueront une oxydation et une résistance à la soudure.

    
    

3. Environnement de stockage et de transport : principal facteur d’atténuation de la soudabilité

1. La température et l'humidité ont un impact Une température de 30 °C et une humidité relative de 60 % accélèrent l'oxydation du métal et la décomposition du film protecteur : les plaques OSP se détériorent en un mois dans ces conditions, les plaques étamées s'oxydent nettement après deux semaines et les plaques argentées sont sujettes à la corrosion par vulcanisation. Les conditions de stockage standard sont : température de 15 à 25 °C, humidité relative inférieure à 50 %, emballage sous vide.

    
    
2. Durée de conservation Plaques OSP ≤ 3 mois, plaques argent/étain immergées ≤ 6 mois, plaques ENIG/étain pulvérisées ≤ 12 mois ; le stockage dépassé doit être refait pour les tests de soudabilité, et ne peut être lancé qu'après avoir réussi la qualification.

    
    
3. polluants environnementaux Les sulfures, les ions chlorure, les gaz acides et alcalins présents dans l'air corroderont la surface des pastilles : du sulfure d'argent noir est généré par les plaques d'argent immergées lorsqu'elles rencontrent du sulfure, et les plaques ENIG sont facilement corrodées par les ions chlorure, ce qui corrode la couche de nickel ; tout cela entraînera une perte totale de soudabilité.

    
    
4. Emballage inadéquat L'absence d'emballage sous vide, la défaillance du dessiccant et l'absence de sac antistatique entraîneront une exposition directe des coussinets, accélérant l'oxydation et la contamination.

    
    

4. Paramètres du procédé de soudage : variable clé de la soudabilité sur site

1. température de soudage Température trop basse : la soudure ne fond pas suffisamment, la mouillabilité est mauvaise et il est facile d’obtenir une soudure froide et une mauvaise pénétration de l’étain ; Température excessive : accélère l’oxydation de la pastille, détruit le film OSP, entraîne une fragilité excessive de la couche IMC, et la température de la soudure sans plomb (chut ! 260 °C) endommage facilement la pastille.

    
    
2. Temps de soudage par immersion / refusion Temps trop court : mouillage insuffisant, mauvaise pénétration de l’étain ; Temps trop long : le placage est trop dissous, les plots sont corrodés et le flux se détériore.

    
    
3. Adaptation de flux Activité du flux insuffisante : la couche d’oxyde ne peut être éliminée, ce qui entraîne un défaut de mouillage ; Activité excessive : corrosion des plots, pollution ionique résiduelle ; Si le type de flux ne correspond pas au traitement de surface, l’effet de mouillage sera fortement réduit.

    
    
4. Conditions de préchauffage Préchauffage insuffisant : la vapeur d’eau de la plaque se volatilise, provoquant des bulles, et le flux n’est pas activé ; Surchauffe : défaillance du film OSP, oxydation du tampon.

    
    

5. Compatibilité des matériaux : Compatibilité de l'alliage avec le revêtement