L'impression de pâte à souder est un processus critique dans la technologie SMT, et sa qualité détermine directement les performances globales de la production SMT.
Cet article analyse et discute des facteurs clés, notamment la conception des pochoirs, l'application de la pâte à souder et l'état des cartes PCB, ainsi que les normes d'inspection après impression. La recherche fournit des conseils précieux pour améliorer la qualité d’impression de la pâte à souder.
Présentation de l'impression SMT et de la pâte à souder
SMT signifie Surface Mount Technology. Il s'agit d'un processus de fabrication qui imprime une pâte à souder pâteuse sur des plages désignées de cartes de circuits imprimés. Les cartes sont ensuite chauffées dans un four de refusion pour faire fondre et fusionner la pâte à souder, formant ainsi des liaisons fiables et permanentes entre les broches des composants et les plages de circuit.
SMT se caractérise par une automatisation élevée, une densité d'emballage élevée, une taille de produit compacte et une excellente cohérence de production. En tant que procédure centrale en amont de l'ensemble de la chaîne de production SMT, l'impression de pâte à braser joue un rôle irremplaçable dans le contrôle du rendement.
Les statistiques montrent que plus de 70 % des défauts dans les assemblages SMT proviennent du processus d'impression de la pâte à souder, en particulier pour les circuits imprimés haute densité.
Les défauts d'impression courants incluent un volume de soudure insuffisant, des saignements, des affaissements, un offset d'impression, des traînées d'étain et une épaisseur inégale. Ces problèmes déclencheront en outre des défaillances en aval telles que des pontages, des vides de soudure, une soudure insuffisante et des circuits ouverts.
1. Facteurs influençant l’impression de la pâte à souder
La qualité de l'impression de la pâte à souder est affectée par plusieurs variables : l'équipement d'impression, la qualité du pochoir, les performances de la raclette, les propriétés de la pâte à souder, les substrats des PCB, les paramètres du processus et l'environnement d'exploitation.
Dans la production de masse réelle, les spécifications matérielles de base (équipement d'impression, matériau/dureté/modèle de la raclette) et les conditions environnementales (température, humidité, propreté) sont généralement fixes.
Par conséquent, cet article se concentre sur l’analyse des facteurs contrôlables : performances du pochoir, gestion de la pâte à souder, planéité du PCB et optimisation des paramètres d’impression.
1.1 Conception, fabrication et application du pochoir
Le pochoir affecte principalement le
taux de libération de la pâte à souder, défini comme le rapport entre le volume de pâte à souder transféré sur le plot et le volume total des ouvertures du pochoir.
Taux de libération de la pâte à souder = Volume de pâte à souder sur les pastilles / Volume d'ouverture du pochoir
Les deux principaux indicateurs de conception régissant le taux de libération sont
taille d'ouvertureet
épaisseur du pochoir.
D'autres facteurs d'influence incluent : la structure géométrique des parois latérales de l'ouverture, la douceur des parois latérales, la vitesse de séparation du pochoir au PCB, l'espace libre du pochoir et la précision dimensionnelle de l'ouverture.
Deux ratios clés de conception de pochoir sont définis ci-dessous :
- Rapport de superficie: Rapport entre la surface de l'ouverture verticale et la surface des parois latérales
- Rapport hauteur/largeur: Rapport entre la largeur de l'ouverture et l'épaisseur du pochoir
Formule:
Rapport de surface = Surface d'ouverture / Surface de paroi latérale =
(L×W)/[2×(L+W)×T]
Rapport d'aspect = Largeur d'ouverture / Épaisseur du pochoir =
W/T
Avec la mise à niveau continue de l'intégration électronique, les pas de broches des composants et la taille des tampons diminuent progressivement, ce qui nécessite des ouvertures de pochoir ultra-fines et des performances de pochoir plus strictes.
Pour garantir un taux de libération de pâte à souder qualifié supérieur à 75 %, les spécifications de conception doivent respecter : Rapport d'aspect ＞ 1,5, Rapport de surface ≥ 0,66
La norme IPC-7525B spécifie les dimensions d'ouverture universelles pour différents composants. En production réelle, une optimisation ciblée basée sur les pas réels des broches des composants est nécessaire pour atteindre le rendement d'impression global.
Les processus de fabrication des pochoirs déterminent directement la douceur des parois latérales et la précision dimensionnelle.
Principaux procédés courants : gravure chimique, découpe laser et électroformage.
La gravure chimique et la découpe laser sont des procédés soustractifs, tandis que l'électroformage est un procédé additif présentant des différences de coûts significatives.
Compte tenu du coût de production et du délai de livraison,
découpe laserest largement adopté dans la production de masse, en particulier pour les applications à pas fin inférieur à 0,5 mm.
La découpe laser élimine les étapes de transfert d'image, offrant une précision de positionnement élevée et de faibles taux d'erreur. Ses parois latérales d'ouverture forment une structure conique de 2° (légèrement plus grande sur la face inférieure), ce qui améliore considérablement l'efficacité du démoulage et du démoulage de la pâte à souder.
1.2 Propriétés de la pâte à souder et utilisation standardisée
La pâte à souder est un mélange visqueux homogène composé de poudre d'alliage de soudure, de flux et d'additifs fonctionnels.
Il conserve une légère viscosité à température ambiante pour fixer temporairement les composants électroniques. Lorsqu'il est chauffé à la température de refusion, le flux se volatilise et la poudre d'alliage fond en liquide. En s'appuyant sur la tension superficielle et la mouillabilité, la soudure fondue comble les espaces et forme des joints de soudure solides et de haute fiabilité après refroidissement.
Le processus d'impression utilise pleinement lethixotropiede pâte à braser : la viscosité chute fortement sous l'effet de la force de cisaillement pour permettre un remplissage en douceur à travers les ouvertures du pochoir et un démoulage facile ; la viscosité récupère rapidement une fois la force externe supprimée pour éviter l'affaissement et le décalage.
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