Comment éviter la déformation des PCB pendant le processus de soudage par refusion ?

Introduction

Dans le processus de fabrication électronique SMT,brasage par refusionest une étape critique qui détermine la qualité des joints de soudure des PCB. Les ingénieurs se concentrent généralement sur la précision de l'impression de la pâte à souder,placement des composants, et la fiabilité conjointe. Cependant, la flexion ou le gauchissement des PCB après le brasage par refusion constitue également un problème important qui affecte le rendement du produit.

Alors, pourquoi les PCB se plient-ils pendant le processus de soudage par refusion ? Comment réduire le risque de pliage des PCB grâce à l’optimisation des processus et à la sélection des équipements ? Cet article analysera ces problèmes sur la base de l'expérience pratique de production SMT et des caractéristiques duRefusion NeoDen IN6Four.

Pourquoi les PCB se plient-ils pendant le processus de soudage par refusion ?

1. Stress thermique provoqué par une dilatation thermique incohérente des matériaux PCB

Les PCB ne sont pas composés d’un seul matériau mais sont formés en laminant plusieurs matériaux différents, chacun présentant des caractéristiques de dilatation thermique distinctes. Lorsqu'un PCB chauffe rapidement pendant lerefusionfoursoudureLors du processus, les différentes couches de matériaux se dilatent à des degrés divers. Si le processus de chauffage est trop rapide ou s'il existe une différence de température significative entre les surfaces supérieure et inférieure du PCB, des contraintes internes sont susceptibles de se développer.

Lorsque ces contraintes ne peuvent être libérées à temps, les phénomènes suivants peuvent se produire :

• Renflement au centre du PCB.
• Déformation sur les bords des planches.
• Flexion globale du PCB.

Par conséquent, la courbure des PCB n’est pas nécessairement un problème de qualité avec le PCB lui-même, elle peut également être liée à la gestion thermique pendant le processus de brasage par refusion.

Pour les usines SMT, l’une des clés pour réduire le risque de déformation des PCB est d’établir un profil de température de refusion stable et uniforme.

Comment le profil de température de refusion affecte-t-il la déformation du PCB ?

Soudure par refusionIl ne s'agit pas simplement de chauffer le PCB jusqu'au point de fusion de la pâte à souder, mais plutôt d'un processus de traitement thermique continu.

Un profil de redistribution complet comprend généralement :

1. Étape de préchauffage
2. Étape de trempage
3. Étape de refusion
4. Étape de refroidissement

Les paramètres de chaque étape affectent la contrainte thermique subie par le PCB.

1. Un préchauffage trop rapide augmente le risque de choc thermique sur le PCB

L'objectif principal de l'étape de préchauffage est d'augmenter progressivement la température du PCB, ainsi :

• Activation du flux.
• Égaliser progressivement la température dans toutes les zones du PCB.
• Réduire le stress causé par les changements brusques de température.

Si la vitesse de chauffage est trop rapide, la surface du PCB peut chauffer rapidement tandis que la température interne reste basse.

Ce gradient de température peut entraîner :

• Taux d'expansion incohérents dans différentes zones du PCB.
• Contrainte supplémentaire générée au sein du matériau.
• Une probabilité accrue de déformation.

Par conséquent, lors du débogage du processus SMT, les ingénieurs ne doivent pas se concentrer uniquement sur les températures maximales, mais doivent également prêter attention à l’ensemble du processus de changement de température.

LeNéoDen IN6prend en charge des paramètres de température réglables, permettant aux utilisateurs de personnaliser les paramètres de zone en fonction de différentes pâtes à souder et caractéristiques du PCB, contribuant ainsi à établir un profil de refusion plus stable.

2. Des températures excessivement élevées pendant la phase de refusion augmentent le risque de déformation du PCB

La phase de refusion doit atteindre le point de fusion de la pâte à braser pour garantir des joints de soudure fiables, mais des températures trop élevées peuvent entraîner :

• Expansion thermique accrue du matériau PCB.
• Plus grande contrainte thermique sur les composants.
• Une fenêtre de soudure plus étroite.

Cela est particulièrement vrai pour :

• PCB minces.
• PCB avec de grandes zones de cuivre.
• PCB avec des composants haute-densité.

Des températures excessivement élevées peuvent augmenter considérablement le risque de déformation des PCB.

La plage de température du NeoDen IN6 s'étend de la température ambiante à 300 degrés, répondant ainsi aux exigences des processus de brasage sans plomb courants-. Les utilisateurs peuvent définir les paramètres de soudure réels en fonction des courbes recommandées fournies par leurs fournisseurs de pâte à souder.

3. Un refroidissement trop rapide peut générer des contraintes résiduelles

De nombreux personnels de production se concentrent davantage sur la phase de chauffage lors du réglage des paramètres de brasage par refusion, tout en négligeant le processus de refroidissement.

En fait, la phase de refroidissement affecte également la planéité du PCB.

Lorsqu'un PCB refroidit rapidement d'une température élevée à la température ambiante, différents matériaux se contractent à des rythmes différents, générant des contraintes internes.

Si le processus de refroidissement est trop brusque :

• Le PCB est sujet à la déformation.
• Les contraintes internes dans les joints de soudure augmentent.
• La fiabilité à long terme-diminue.

Par conséquent, un processus de brasage par refusion complet et fiable nécessite de prêter attention aux facteurs suivants :

• Taux de chauffage.
• Tenez le temps.
• Température maximale.
• Processus de refroidissement.

Outre le profil de température, quels autres facteurs peuvent provoquer le gauchissement des PCB ?

1. Conception des PCB et facteurs structurels

Bien quebrasage par refusionest essentiel pour le contrôle des processus thermiques, la conception même du PCB influence également le risque de déformation.

Les facteurs d’influence courants comprennent :

• Épaisseur du PCB :Les PCB plus fins ont une rigidité moindre et sont plus sujets à la déformation dans les environnements-à haute température.
• Répartition inégale du cuivre :Si la zone de cuivre d'un côté du PCB est nettement plus grande que de l'autre, différents degrés de dilatation thermique peuvent se produire pendant le chauffage.
• Disposition inégale des composants :La concentration de gros composants dans une zone spécifique du PCB peut entraîner des différences localisées de capacité thermique.

Par conséquent, dans la fabrication CMS réelle, la conception des PCB, les propriétés des matériaux et les paramètres de brasage par refusion doivent être optimisés conjointement.

Comment le NeoDen IN6 réduit-il le risque de flexion des PCB grâce à sa conception technique ?

Réduire le risque de déformation des PCB pendant le processus de brasage par refusion ne consiste pas simplement à abaisser la température ; cela nécessite plutôt un équipement doté de capacités de gestion thermique plus stables.

1. Conception entièrement à convection d'air chaud-pour améliorer l'uniformité du chauffage des PCB

L'une des principales causes de déformation des circuits imprimés lors du brasage par refusion est la différence de température entre les différentes zones de la carte.

Par exemple:

• Les grandes zones de feuille de cuivre absorbent la chaleur plus lentement.
• Les grandes zones de composants IC ont une capacité thermique plus élevée.
• Les petites zones de composants chauffent plus rapidement.

Si la répartition de la chaleur au sein de l'équipement est inégale, différents emplacements sur le même PCB peuvent être à des températures différentes, générant ainsi un stress thermique.

Le NeoDen IN6 utilise une méthode de chauffage par convection à air chaud complet, qui utilise la circulation de l'air chaud pour transférer uniformément la chaleur à la surface du PCB.

Par rapport aux méthodes traditionnelles qui reposent sur le rayonnement d'une seule source de chaleur, la convection de l'air chaud- réduit les différences de température locales, ce qui entraîne une augmentation plus douce de la température du PCB.

Selon leSpécifications du produit NeoDen IN6, la différence de température latérale au sein de l'équipement est inférieure à 2 degrés, ce qui permet de garantir des résultats de traitement thermique plus cohérents pour le PCB.

Pour les PCB contenant des composants à haute densité-ou des structures de couches de cuivre complexes, cette capacité de chauffage uniforme peut réduire efficacement le risque de déformation provoqué par les variations locales de température.

Conception 2. 6 multi-zones pour une rampe de température plus douce

LeNéoDen IN6présente une conception à 6 zones. Grâce au contrôle coordonné des zones de température supérieure et inférieure, il aide les surfaces supérieure et inférieure du PCB à absorber la chaleur plus uniformément. Ceci est particulièrement important pour réduire le gauchissement des PCB.

Grâce au contrôle multi-zones, les ingénieurs peuvent ajuster les paramètres de chauffage pour différentes étapes en fonction des caractéristiques du PCB, garantissant ainsi que le PCB subit une rampe de température plus douce.

3. Contrôle précis de la température pour réduire les contraintes thermiques causées par les fluctuations de température

Pendant le processus de production SMT, la stabilité de la température affecte directement l'état de contrainte thermique du PCB.

Si des variations de température importantes se produisent dans l'équipement de soudage par refusion :

• Le PCB peut être soumis à des changements de température répétés ;
• Différentes couches de matériaux peuvent se dilater et se contracter à des rythmes incohérents ;
• Les contraintes résiduelles internes peuvent augmenter.

Le NeoDen IN6 est équipé de capteurs de température à haute-sensibilité et d'un système de contrôle de température intelligent, qui aident l'équipement à maintenir la température réglée de manière plus stable.

Selon les spécifications du produit, le NeoDen IN6 atteint une précision de contrôle de la température de ±0,2 degré, avec un écart de répartition de la température contrôlé à ±1 degré.

DansR&D et production-en petits lotsenvironnements, un contrôle stable de la température aide les ingénieurs à établir des profils de refusion plus fiables, réduisant ainsi les problèmes de déformation des PCB causés par les fluctuations du processus.

4. Surveillance des courbes de température en temps réel pour un meilleur contrôle du processus de soudage des PCB

De nombreux problèmes de pliage des PCB ne sont pas causés par des dysfonctionnements de l'équipement, mais plutôt par des paramètres de refusion qui n'ont pas été optimisés pour le PCB spécifique.

Par exemple:

Avec les mêmes réglages de température :

• Les PCB fins et épais présentent différents changements de température réels.
• Les PCB avec différentes densités de composants absorbent la chaleur différemment.
• Les courbes optimales varient en fonction de la pâte à souder utilisée.

Par conséquent, les ingénieurs doivent mesurer les températures réelles pour comprendre les changements de température en temps réel-du PCB.

Le NeoDen IN6 prend en charge les connexions de capteurs de température et peut capturer des profils de température grâce à des tests de PCB réels, aidant ainsi les utilisateurs à optimiser les paramètres de soudure.

5. Vitesse du convoyeur réglable pour améliorer l'adaptabilité du processus à différents PCB

Différents PCB ont des besoins thermiques différents.

Par exemple:

• PCB minces :Un chauffage rapide doit être évité ;
• PCB épais :Un transfert de chaleur suffisant doit être assuré.

Le NéoDen IN6prend en charge le réglage de la vitesse du convoyeur dans une plage de 5 à 30 cm/min, permettant aux utilisateurs d'ajuster le temps de séjour du PCB dans chaque zone de température en fonction des dimensions, de l'épaisseur et du type de pâte à souder du PCB.

Cette flexibilité rend l'IN6 adapté non seulement aux applications de produit unique-, mais également auxR&D, production en-petits lotset les scénarios nécessitant une commutation rapide entre plusieurs modèles de PCB.

Comment la courbure des PCB peut-elle être davantage réduite grâce à l'optimisation des processus SMT ?

Bien que les performances des équipements de soudage par refusion soient cruciales, la réduction du risque de courbure des PCB nécessite toujours une combinaison d’optimisation des équipements et des processus.

1. Ajustez les paramètres du four de refusion en fonction des caractéristiques du PCB

Différents PCB doivent utiliser différents profils de température ; un seul ensemble de paramètres ne doit pas être appliqué à tous les produits.

Les ingénieurs doivent prendre en compte :

• Épaisseur du PCB.
• Type de planche.
• Répartition des zones de cuivre.
• Densité des composants.
• Spécifications de la pâte à souder.

Lors de l'établissement des paramètres initiaux, reportez-vous aux profils de température recommandés fournis par le fournisseur de pâte à souder.

LeManuel d'utilisation du NeoDen IN6recommande de définir les paramètres de température de brasage par refusion en fonction des données fournies par le fournisseur de pâte à souder afin de garantir que le processus de brasage répond aux exigences en matière de matériaux.

2. Mesurez les températures sur le PCB réel plutôt que de vous fier uniquement à la température affichée par l'équipement.

La température affichée par l'équipement ne représente pas entièrement la température réelle du PCB.

Une méthode plus fiable est la suivante :

1. Installez des thermocouples aux endroits critiques du PCB.
2. Obtenez le profil de température réel.
3. Analysez les différences de température dans différentes zones.
4. Ajustez les paramètres de la zone.

Cette approche permet d'éviter d'exposer le PCB à des contraintes thermiques supplémentaires causées par des réglages de paramètres inexacts.

NeoDen IN6 : Aider les entreprises à établir un processus de soudage par refusion de PCB stable

Pour les équipes de R&D en électronique, les petites usines EMS et les startups de matériel, la déformation des PCB affecte non seulement l'apparence du produit, mais peut également avoir un impact sur la fiabilité des joints de soudure et l'assemblage ultérieur.

Le NeoDen IN6 aide les utilisateurs à établir un processus de soudage par refusion de PCB plus stable et reproductible.

De plus, l'IN6 présente une conception de bureau compacte, mesurant 1 020 × 507 × 350 mm et pesant environ 49 kg, ce qui le rend idéal pourLaboratoires de R&D, petites-lignes de production en lots, et les environnements de travail SMT avec un espace limité.

Conclusion

Déformation du PCB pendant leprocessus de brasage par refusionest essentiellement le résultat des effets combinés des propriétés des matériaux, des changements de température et des contraintes thermiques.

Grâce à un contrôle précis de la température et à une conception de cycle thermique stable, leNéoDen IN6 fournit une solution de brasage par refusion flexible et fiable pour le développement de prototypes de PCB et la fabrication de petits-lots.

Si vous recherchez une machine à souder par refusion de bureau qui peut améliorer la stabilité du soudage des PCB et réduire le risque de déformation par refusion,veuillez contacter l'équipe NeoDen pour obtenir les spécifications détaillées des recommandations de processus IN6 et SMT adaptées à vos produits.