Qu'est-ce qu'un joint de soudure froid ?
Les joints de soudure froids, également connus sous le nom de pseudo-soudure, sont l'un des mauvais joints de soudure produits pendant le processus PCBA ou SMT. Comme le joint de soudure ne forme pas de bons composés intermétalliques (IMC), il crée une connexion peu fiable entre les composants du circuit imprimé et le substrat, ce qui peut entraîner de graves défaillances de ligne.
Joint de soudure froid vs bon joint de soudure
Un joint de soudure froid est un joint de soudure défectueux résultant d'une application incorrecte de la chaleur ou de l'utilisation de techniques de soudure inappropriées. À l'inverse, un joint de soudure correct ou idéal est une connexion solide et durable, exempte de défauts.
Voici quelques exemples de soudures froides et de bonnes soudures :
Symptômes d'un joint de soudure froid
- joint terne ou granuleux
- joint bosselé ou en forme de goutte
- connexion faible ou fragile
- fissures circulaires
- point de soudure bombé
- joint de forme concave
Caractéristiques d'un bon joint de soudure
- joint en forme de cône
- forme de volcan
- soudure brillante
- 45 ℃ pente abrupte
Quelles sont les causes des joints de soudure froids ?
Plusieurs facteurs peuvent entraîner des soudures froides. Voici quelques-unes des causes les plus courantes :
Pas assez de pâte à souder
Dans le processus d'impression de la pâte à souder, l'ouverture du pochoir est trop petite ou la pression du racloir est trop faible, ce qui entraîne une faible quantité d'étain. Pendant le soudage, la quantité de pâte à souder au niveau du joint de soudure est insuffisante et les composants ne peuvent pas être complètement soudés, ce qui entraîne un pseudo-soudage.
Mauvaise qualité de la pâte à souder
La pâte à souder peut être affectée par l'oxydation, ce qui peut nuire à ses performances de soudage et entraîner des joints de soudure froids.
Point de fusion bas de la pâte à souder
Les pâtes à souder à basse température peuvent avoir un point de fusion plus bas. Elles fondent et s'écoulent donc lorsque la température du composant augmente.
Mauvaise performance du flux
Au cours du processus d'assemblage THT ou SMT, un revêtement de flux est nécessaire avant le soudage à la vague afin d'éliminer les oxydes présents sur la surface de soudure des composants et les trous et pastilles des connecteurs du circuit imprimé. Une mauvaise performance du flux peut entraîner des joints de soudure froids.
Surface de soudure sale
Dans la production de produits électroniques, les composants électroniques sont soumis à divers processus tels que la technologie des trous traversants (THT) et la technologie de montage en surface (SMT). Au cours de ces processus, il est inévitable que de la poussière, de l'huile ou des résidus métalliques contaminent les composants, ce qui peut directement causer des joints de soudure froids.
Température incorrecte du fer à souder
Si la température est trop basse, la pâte à souder ne fondra pas correctement avec le plot et la pâte à souder sera granuleuse. Si la température est trop élevée, la soudure coulera et accélérera le taux d'oxydation de sa surface, et la pâte à souder ressemblera alors à une perle. Tous ces facteurs peuvent entraîner un pseudo-soudage ou un non-soudage. Température recommandée : soudure eutectique étain-plomb : 215 °C ; soudure sans plomb : 240 °C.
Temps de soudage incorrect
Les débutants peuvent souder avant que l'étain ne se solidifie, puis retirer la pince qui maintient le composant, ce qui provoque la soudure des broches du composant. Par crainte d'ébouillanter les composants, le fer à souder électrique a été rapidement retiré, ce qui a eu pour conséquence que le temps de soudage n'a pas été suffisant pour faire fondre l'étain sur le joint de soudure.
Oxydation des broches des composants
L'oxydation des pastilles de soudure et des broches des composants peut affecter leurs propriétés de mouillage de surface, ce qui peut à son tour affecter la qualité du soudage. Si l'oxydation est trop importante à la surface de la pastille de soudure ou de la broche du composant, la soudure ne peut pas les mouiller efficacement, ce qui peut entraîner des joints de soudure faibles ou inexistants (soudure à froid). De plus, les oxydes peuvent former de petites poches d'air à la surface du joint de soudure, ce qui peut entraîner un desserrage du joint pendant l'utilisation.
Déformation des broches des composants
Les composants SMD dont l'espacement entre les broches est faible, tels que les boîtiers QFP et SOP, sont plus susceptibles de subir des dommages et des déformations au niveau des broches. Cela peut entraîner une réduction de la coplanarité et empêcher certaines broches de se fixer correctement au plot, ce qui conduit à un pseudo-soudage.
Mauvaise conception du tampon
Il y a des trous traversants sur les pastilles, ce qui peut entraîner des pertes et des pénuries de soudure ;
l'espacement des pastilles est trop petit, les joints de soudure sont trop denses et les pastilles des composants sont trop grandes ;
la taille des pastilles ne correspond pas à la taille des broches des composants.
Comment détecter et réparer les soudures froides ?
Voici 5 façons de détecter et de tester les soudures froides sur votre carte de circuit imprimé :
Contrôle visuel
Parfois, il est facile de détecter les pseudo-soudures par inspection visuelle. Il suffit de se concentrer sur les composants de grande taille, les composants à forte production de chaleur et les broches de composants déconnectées.
Loupe
Utilisez une loupe à fort grossissement pour inspecter minutieusement la partie inférieure du circuit imprimé, en particulier les composants à forte puissance et à forte dissipation thermique, tels que les résistances à forte puissance, les régulateurs de tension à trois bornes, les transistors, les puces, les broches d'alimentation du bloc intégré et les broches de sortie du bloc de champ, le fil de la bobine de déviation sortant de la tête de pile, etc. La plupart des défauts peuvent être résolus par soudure de réparation.
Secouer les composants
Après avoir déterminé la zone où le joint de soudure froid peut apparaître, secouez les composants basse tension un par un avec la main ou un appareil photo pour vérifier s'ils sont desserrés, en vous concentrant principalement sur les composants relativement volumineux.
Faire vibrer la planche
Vous pouvez également utiliser cette méthode qui consiste à tapoter la carte de circuit imprimé avec un tournevis pour déterminer la position du joint de soudure froid. Cependant, lorsque vous utilisez cette méthode, vous devez faire attention à vous. Et assurez-vous que l'équipement est protégé.
Vérification à l'aide d'un multimètre
Suivez ces étapes pour vérifier les soudures froides à l'aide d'un multimètre :
- Réglez le multimètre sur le réglage de continuité.
- Touchez les sondes du multimètre de chaque côté du joint de soudure. Si le multimètre émet un bip, le joint est bon. S'il n'émet pas de bip, passez à l'étape suivante.
- Touchez le joint de soudure avec la pointe du fer à souder pour refondre la soudure.
- Attendez quelques secondes que le joint refroidisse, puis touchez à nouveau le joint avec les sondes du multimètre. Si le multimètre émet un bip, le joint est bon. S'il n'émet pas de bip, le joint est probablement un joint de soudure froid.
Si vous trouvez un joint de soudure froid, vous devrez le retravailler. Utilisez un fer à souder pour réchauffer le joint et ajoutez plus de soudure pour assurer un écoulement et une connexion corrects. Une fois le joint retravaillé, testez-le à nouveau avec le multimètre pour vous assurer qu'il est bon.
Comment éviter les soudures froides ?
Utilisez suffisamment de soudure.
Il est essentiel d'utiliser une quantité suffisante de soudure pour éviter les joints de soudure froids. Les joints de soudure froids se produisent lorsque la quantité de soudure appliquée au joint est insuffisante ou lorsque la soudure ne s'écoule pas correctement. Cependant, l'utilisation d'une quantité excessive de soudure peut également causer des problèmes, tels que la formation d'une « goutte » de soudure susceptible de court-circuiter d'autres composants.
Fer à souder propre
La pointe du fer à souder électrique est sujette à l'oxydation en raison des températures élevées. Cela peut entraîner une mauvaise conductivité thermique et un résultat de soudure médiocre. Vous pouvez donc utiliser un chiffon humide ou une éponge mouillée pour nettoyer la pointe du fer à souder.
Soudure sans plomb
Utilisez une soudure sans plomb de haute qualité pour garantir un bon écoulement et un bon point de fusion.
Sans pollution
Nettoyez les surfaces à souder à l'aide d'une brosse métallique ou de papier abrasif afin d'éliminer toute trace d'oxydation ou de contamination.
Contrôle de la température
Choisissez la bonne température pour le fer à souder. En général, la température de soudage doit être supérieure d'au moins 15 °C au point de fusion de l'alliage de soudure.
Temps de contrôle
Assurez-vous que le temps est suffisant pour que le fer à souder fasse fondre la soudure. Un temps trop court entraînera un mouillage insuffisant du flux et un joint sec. Un temps trop long peut entraîner l'oxydation de la surface du joint de soudure.
Conclusion
Les soudures froides sont l'un des problèmes les plus courants dans la fabrication électronique et peuvent être difficiles à détecter et à réparer. Cependant, avec les outils et les techniques appropriés, elles peuvent être réparées rapidement et facilement. En suivant les conseils et astuces décrits dans cet article, vous devriez être en mesure de réparer toute soudure froide et de remettre vos circuits imprimés en état de marche.
Nous passons également en revue certaines bonnes pratiques générales en matière de soudure, ainsi que des suggestions de dépannage pour des situations spécifiques si vous êtes à nouveau confronté à des soudures froides.
