Dans ce guide, vous trouverez toutes les informations que vous recherchez sur le sans plomb Assemblage de PCB.
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Alors, continuez à lire pour en savoir plus.
- Quels sont les avantages de l'assemblage de circuits imprimés sans plomb ?
- Quelles sont les étapes impliquées dans l'assemblage de PCB sans plomb ?
- Comment l'assemblage de circuits imprimés sans plomb se compare-t-il à l'assemblage de circuits imprimés en plomb ?
- Quelles sont les finitions de surface utilisées dans l'assemblage de PCB sans plomb ?
- Quelle est l'importance de la réglementation sur les assemblages de circuits imprimés sans plomb ?
- Quand faut-il utiliser un assemblage de circuits imprimés sans plomb ?
- Quels sont les problèmes de température de refusion dans l'assemblage de circuits imprimés sans plomb ?
- Quels sont les problèmes de processus résultant de l'utilisation d'un assemblage de circuits imprimés sans plomb ?
- Quelles sont les zones de fabrication affectées par l'assemblage de PCB sans plomb ?
- Quels sont les défis des équipementiers dans la fabrication d'assemblages de circuits imprimés sans plomb ?
- Quels sont les facteurs à prendre en compte lors du choix d'un fabricant sous contrat pour l'assemblage de circuits imprimés sans plomb ?
- Quel est l'impact de la température sur les joints sans plomb dans les assemblages de circuits imprimés sans plomb ?
- Quelles sont les caractéristiques des matériaux d'assemblage de circuits imprimés sans plomb ?
- Comment le profil de refusion affecte-t-il la compatibilité du processus d'assemblage de circuits imprimés sans plomb ?
- Comment les PCB sans plomb sont-ils emballés après assemblage ?
- Comment l'assemblage de PCB sans plomb affecte-t-il la compatibilité de conception du PCB ?
- De quoi sont faites les soudures sans plomb et sans plomb dans les assemblages de circuits imprimés ?
- Quelles sont les principales considérations du flux utilisé dans l'assemblage de PCB sans plomb ?
- Comment la stabilité thermique affecte-t-elle l'assemblage de circuits imprimés sans plomb ?
Quels sont les avantages de l'assemblage de circuits imprimés sans plomb ?
Les avantages comprennent :
- Réduction de la taille du PCB : cela a simplifié les conceptions de PCB, ce qui permet de réduire la taille des cartes, ce qui conduit à une production de masse.
- Réduction de l'impact environnemental des PCB : l'utilisation de Directives RoHS a permis de recycler et de prévenir le saturnisme.
- Fiabilité maintenue des PCB : en introduisant RoHS, une réduction significative des problèmes de PCB a été obtenue. Cela a principalement à voir avec l'utilisation de soldats sans plomb.
- Prise en charge des composants à pas fin : l'utilisation d'une soudure sans plomb permet la production de circuits imprimés à pas fin et extrêmement serrés. De petites conceptions peuvent maintenant être utilisées pour assembler des semi-conducteurs de haute densité.
Quelles sont les étapes impliquées dans l'assemblage de PCB sans plomb ?
L'assemblage du circuit imprimé sans plomb est divisé en deux parties principales, à savoir le processus de pré-assemblage et le processus d'assemblage actif.
Les étapes sont les suivantes:
Étapes de pré-assemblage
Il y a trois étapes principales dans le pré-assemblage des PCB sans plomb.
Les étapes se sont avérées précises et sans erreur lors du montage.
- Profilage
Ce processus ressemble au processus de prototype.
Un circuit imprimé sans plomb terminé est pris comme prototype par le fabricant.
Ceci afin d'assurer leur compatibilité pour l'assemblage.
Le PCB peut soit fonctionner, des pièces factices sont prises, soit complètement non fonctionnelles.
Leurs pochoirs sont tracés en les profilant pour l'assemblage.
- Inspection de la pâte à souder
Il est très important d'effectuer une inspection minutieuse du joint de soudure sans plomb car il a un aspect métallique.
Les normes IPC-610D sont utilisées pour inspecter la pâte à braser et le profil de la carte.
En raison de l'exposition du PCB à des niveaux d'humidité extrêmes, la teneur en humidité est également testée.
- Nomenclature (BOM) et analyse des composants
Le client doit ici confirmer la nomenclature pour s'assurer que tous les composants sont sans plomb.
En raison de leur affinité avec l'humidité, le fabricant doit cuire les composants sans plomb dans un four.
Étapes d'assemblage actives
C'est là que l'assemblage du PCB sans plomb a lieu. Les étapes détaillées sont les suivantes :
- Placement du pochoir et application de la pâte à souder
Ici, l'étape de profilage fournit le pochoir sans plomb qui est placé sur le PCB.
Après cela, l'application de pâte à souder sans plomb a lieu en utilisant SAC305 comme matériau de pâte.
- Montage des composants
Les composants sont montés sur le PCB immédiatement après l'application de la pâte à braser.
Le placement des composants peut être soit automatisé, soit effectué manuellement.
Dans la mesure où il s'agit d'une procédure de sélection et de placement, chaque composant doit être à l'étape de vérification de la nomenclature.
Les composants étiquetés sont prélevés et placés par l'opérateur ou la machine à leur emplacement assigné.
- Soudure
C'est l'étape où se déroule le brasage manuel ou le brasage traversant sans plomb.
Qu'il s'agisse de la technologie de montage en surface ou de la technologie Through Hole, toutes les soudures doivent être sans plomb.
- Placer le PCB à l'intérieur du four de refusion
La pâte à souder sur le PCB doit être chauffée à des températures extrêmes afin de la faire fondre uniformément et de répondre aux normes RoHS.
Ils sont placés à l'intérieur d'un four de refusion pour faire fondre la pâte à souder.
Le refroidissement de la pâte à souder fondue à température ambiante lui permet de se solidifier.
Cela garantit que les composants sont fermement fixés dans leur position.
- Test et emballage
Les IPC-600D sont les normes internationales utilisées pour tester les PCB sans plomb après assemblage.
Cette étape implique également le test des joints de soudure.
Les tests commencent par une inspection visuelle puis AOI et enfin une inspection par rayons X.
Avant l'emballage final, un test physique et fonctionnel est effectué.
Comment l'assemblage de circuits imprimés sans plomb se compare-t-il à l'assemblage de circuits imprimés en plomb ?
Lors de l'assemblage du circuit imprimé, un processus de soudage est utilisé pour fixer les composants soit par trou traversant, soit par la technologie de montage en surface.
Auparavant, l'alliage à dix plombs (Sn-Pb) était la soudure de choix depuis très longtemps.
Les alliages étain-plomb ont un point de fusion compris entre 183°C et 188°C.
Les températures peuvent monter jusqu'à 235 °C pendant la refusion lors de la fixation appareils de montage en surface (SMD).
C'est parce que la soudure se transforme en liquide avant de refroidir.
L'assemblage de PCB sans plomb implique généralement des températures supérieures à la soudure Sn-Pb.
La température de refusion peut aller jusqu'à 250°C affectant la construction du PCB et la sélection des composants.
Les composants de carte contenant des températures de décomposition très basses peuvent être endommagés de façon permanente lorsqu'ils sont exposés à une telle chaleur.
La refusion doit être effectuée avec soin pour éviter d'endommager les composants car l'exposition à la chaleur est prolongée.
La principale préoccupation pour le PCB sans plomb est la température élevée qui endommage le PCB.
La retouche sur le PCB est également un défi majeur
Un autre défi concerne les matériaux car les caractéristiques de température des stratifiés et des substrats doivent être prises en compte.
Quelles sont les finitions de surface utilisées dans l'assemblage de PCB sans plomb ?
Certaines des finitions de surface sans plomb disponibles utilisées dans l'assemblage sont :
i) Nickel Immersion Gold (ENIG) autocatalytique – il mesure 2 à 5 µ pouces et fournit au circuit imprimé une surface électriquement conductrice. Il inhibe l'oxydation et donne à l'aluminium une surface de liaison par fil lorsqu'il est utilisé.
ii) Conservateurs organiques de soudabilité (OSP) - lorsque la planéité du PCB est très extrêmement vitale, l'OSP est utilisé comme finition de surface.
iii) Or dur - ils sont utilisés pour inhiber l'oxydation et prolonger la durée de conservation des PCB lorsqu'ils sont utilisés pour les doigts en or (30µʺ minimum). La soudure ne doit pas dépasser 17µʺ.
iv) Soudure sans plomb - préférée pour la soudabilité dans les cas où la planéité des PCB n'est pas vitale. L'épaisseur varie entre 2 et 10 µʺ.
v) Argent d'immersion - il est préféré pour la soudabilité lorsque la planéité des PCB est importante pour le montage des composants. Son épaisseur varie entre 2 et 10µʺ.
vi) Or doux - utilisé pour inhiber l'oxydation et pour le câblage. Les liaisons thermioniques ont un minimum de 30 µʺ tandis que les ultrasons ont une épaisseur minimale de 2 µʺ.
Quelle est l'importance de la réglementation sur les assemblages de circuits imprimés sans plomb ?
Le non-respect par une entreprise des directives RoHS peut affecter l'entreprise à long terme.
Ces réglementations doivent être prises en compte lors de la planification de l'assemblage d'un circuit imprimé sans plomb.
La réglementation est importante car :
i) Protéger la santé des travailleurs
L'exposition au plomb à court et à long terme peut entraîner des complications négatives pour la santé.
Ils vont de la perte de fertilité aux maux de tête.
Les réglementations conformes à RoHS protègent les travailleurs et les personnes vulnérables qui partagent leur domicile avec les travailleurs.
ii) Protéger l'environnement
La pollution de l'eau, du sol et de l'air peut être éradiquée en réduisant ou en obtenant du plomb dans les PCB.
Cela sert à préserver la santé publique et à protéger la faune tout en créant des PCB recyclables.
iii) Vente dans des endroits critiques
De très nombreux pays plaident actuellement pour la vente de produits électroniques strictement conformes RoHS.
L'assemblage de PCB sans plomb élargit un marché cible lucratif et augmente les ventes.
Quand faut-il utiliser un assemblage de circuits imprimés sans plomb ?
Il existe des cas importants où les avantages de l'assemblage de circuits imprimés sans plomb sont importants :
a) Si les normes de régularité sont une condition préalable à l'assemblage du circuit imprimé par le fabricant d'équipement d'origine.
b) Si le marché cible est un pays ou une région respectant strictement les normes de régularité.
c) Si le risque pour la santé humaine est une préoccupation majeure et que l'environnement doit également être protégé.
Quels sont les problèmes de température de refusion dans l'assemblage de circuits imprimés sans plomb ?
Les problèmes soulevés par la refusion lors de l'assemblage de circuits imprimés sans plomb sont les suivants :
- La durée de conservation des pâtes sans plomb est fortement réduite par rapport à l'étain-plomb
- Le nettoyage est très important mais avec l'assemblage PCB sans plomb, il est obligatoire après la refusion
- Pendant la refusion, les températures atteignent jusqu'à 260°C, ce qui augmente les contraintes inutiles sur le circuit imprimé et le four.
- Dans certaines circonstances, une couverture d'azote peut être nécessaire pour une bonne soudabilité
- Par rapport à la soudure étain-plomb, la pâte sans plomb ne s'humidifie pas aussi rapidement.
- La pâte sans plomb est plus épaisse avec une plus grande force d'adhérence. Cela nécessite une modification des vitesses.
- Il y a une préoccupation majeure d'uriner pendant la refusion]
Quels sont les problèmes de processus résultant de l'utilisation d'un assemblage de circuits imprimés sans plomb ?
L'application courante de divers matériaux stratifiés et finitions de PCB est le changement majeur pour de nombreux fabricants de cartes.
Ces types de stratifiés capables de résister à des températures de traitement extrêmes n'étaient pas courants auparavant.
Dans le processus de déplacement des PCB à travers le processus de fabrication, les paramètres de processus existants doivent être modifiés.
Les PCB multicouches ont des températures plus élevées pendant leur processus de pressage avec des durées et des pressions de processus variées.
Les vitesses et les avances du foret doivent être ajustées ainsi que les contraintes de frappe du foret.
Les cartes à haute capacité thermique nécessiteront des temps de séjour plus longs et d'autres changements de processus pour être traitées efficacement.
L'encre de légende et le masque de soudure doivent être exempts de matières dangereuses afin de répondre aux exigences de RoHS.
Ils doivent également être capables de tolérer des températures de traitement extrêmes sans subir de décoloration visible.
Quelles sont les zones de fabrication affectées par l'assemblage de PCB sans plomb ?
L'assemblage de circuits imprimés sans plomb a touché trois principaux domaines de fabrication.
Ils sont les suivants:
a) Nettoyage de l'ensemble PCB
La composition du flux de soudure sans plomb diffère grandement du flux de soudure au plomb habituel.
Des produits de nettoyage spécifiques aux procédés sans plomb sont nécessaires pour les nettoyer efficacement.
Cela implique l'utilisation d'une gamme variée de températures en dehors du processus de nettoyage régulier.
b) Température
La température de fusion des soudures sans plomb se situe entre 220 et 240 °C par rapport à celle à base de plomb entre 180 et 190 °C.
La différence de température exerce une pression extrême sur le PCB et les composants assemblés correspondants.
Le PCB peut subir plusieurs défaillances car le coefficient de dilatation thermique (CTE) est accru par des températures élevées.
c) L'humidité
Lors de l'assemblage, l'humidité a tendance à être absorbée et piégée à l'intérieur du PCB sans plomb en raison des températures élevées.
C'est un défi majeur en raison des dommages causés à la carte et aux composants sensibles à l'humidité.
Le panneau doit être cuit avant l'assemblage pour éviter le délaminage et éliminer l'excès d'humidité à l'intérieur.
Quels sont les défis des équipementiers dans la fabrication d'assemblages de circuits imprimés sans plomb ?
Il existe de nombreuses raisons de défaillance des PCB sans plomb après l'assemblage en raison de la complexité de la conception du circuit de chaque carte.
Parmi les défis courants auxquels les OEM sont confrontés lors de l'assemblage, citons :
a) Composants conformes RoHS
La finition de surface du PCB sans plomb doit avoir une température de fusion très élevée.
Cela signifie que les composants requis doivent être vérifiés pour une conformité totale avec RoHS.
Aucun matériel interdit n'est autorisé dans un circuit.
De plus, les composants doivent être bien examinés lors de l'assemblage, car certains interrupteurs similaires peuvent ne pas fonctionner à des températures élevées.
b) Ball Grid Array (BGA) Soudure
Les joints de soudure font partie des réseaux de billes.
Il est parfois difficile de faire correspondre le type d'assemblage sans plomb avec la soudure métallique Ball Grid Array.
De nombreux composants ne sont pas conformes mais fonctionnent toujours bien.
Comme pour le BGA, exposer les billes de soudure, qui ne sont pas sans plomb, à des températures de refusion et sans plomb conduit à leur défaillance.
c) La base du circuit imprimé
Le substrat a un impact sur le PCB en termes de résistance à l'isolation, de tension qu'il peut supporter et de constante diélectrique.
Cela signifie que l'assemblage de la carte à base de plomb doit être séparé de la finition et du substrat sans plomb.
S'il est nécessaire de retravailler, des substrats tels que FR4 peuvent entraîner des problèmes de température en raison d'un chauffage répété.
Des matériaux avec une tolérance aux hautes températures doivent être utilisés car ils peuvent être traités séparément avec la conformité RoHS.
d) Composants sensibles à l'humidité
Toutes les finitions de surface appliquées aux PCB sans plomb sont sensibles à l'humidité.
Les composants ainsi revêtus contiennent une date de péremption imprimée sur l'emballage de protection contre l'humidité.
L'utilisation continue de composants périmés par les fabricants peut entraîner des dommages permanents causés par l'humidité.
Les composants emballés ouverts ou expirés peuvent être utilisés dans le prototypage RoHS après avoir été chauffés.
Quels sont les facteurs à prendre en compte lors du choix d'un fabricant sous contrat pour l'assemblage de circuits imprimés sans plomb ?
Des recherches suffisantes doivent être effectuées sur un fabricant sous contrat pour l'assemblage de circuits imprimés sans plomb avant de commencer le processus.
Certains facteurs à considérer sur leur capacité comprennent:
- Matériaux sans plomb
Le PCB doit être exclusivement assemblé avec des matériaux sans plomb afin d'être conforme à RoHS.
Cela inclut des choses comme la pâte à souder, la soudure et toutes les autres exigences de processus, y compris les agents de nettoyage.
La procédure doit être entièrement documentée par le CM pour la vérification des matériaux RoHS.
- Processus d'assemblage spécifiques à RoHS
La conformité à RoHS signifie que le PCB ne peut jamais avoir de matériaux de soudure à base de plomb.
Le CM doit avoir un mécanisme clair de séparation du processus sans plomb pour garantir la pureté.
- Documentation
Le CM doit prouver que le PCB sans plomb a été construit de manière appropriée conformément aux directives RoHS.
Le CM doit avoir un système qui documente tous les matériaux, composants et leur chimie comme étant conformes à RoHS.
Quel est l'impact de la température sur les joints sans plomb dans les assemblages de circuits imprimés sans plomb ?
La soudure sans plomb a un point de fusion très bas.
Les variations de température au fur et à mesure que la soudure refroidit affectent les joints de soudure sur le PCB.
La protection thermique est actuellement utilisée pour maintenir la température ambiante du PCB pour des opérations efficaces sous une chaleur extrême.
La température change avec la contrainte interne du joint de soudure et sa microstructure conduisant à une défaillance du joint de soudure.
L'électronique échoue principalement en raison de la défaillance de ce composant.
Les effets variés de la température sur les joints de soudure comprennent le choc thermique, le vieillissement et le cycle thermique.
Quelles sont les caractéristiques des matériaux d'assemblage de circuits imprimés sans plomb ?
Après s'être conformé aux directives de la RoHS, la soudure normale à base de pâte d'étain ou de plomb ne peut pas être utilisée pour ces matériaux PCB.
Une pâte à souder sans soudure est utilisée pour les faire passer par un processus de soudure rigoureux.
Le soudage à très haute température est une condition préalable de ce processus, par conséquent, le matériau PCB doit être stable à de telles températures.
Cela signifie que le matériau PCB doit présenter une température de transition vitreuse très élevée.
Le matériau PCB doit également avoir un très faible coefficient de dilatation thermique avec une température de décomposition élevée.
Une faible perte diélectrique associée à une résistance d'isolement élevée sont les propriétés électriques requises.
Comment le profil de refusion affecte-t-il la compatibilité du processus d'assemblage de circuits imprimés sans plomb ?
La température maximale peut être qualifiée de paramètre majeur dans le profil de refusion dans l'assemblage du PCB sans plomb.
Une température de refusion suffisante est requise pour la fusion de la soudure, le mouillage et l'interaction du cuivre sur la pastille.
Il aide également à la terminaison des composants et au PCB pour former une liaison rigide après refroidissement et solidification.
Fondamentalement, une température de surchauffe d'environ 30°C (au-dessus de la température de fusion) est nécessaire.
En raison des problèmes de stabilité thermique du composant, des moyens doivent être trouvés pour réduire la température de soudure dans l'assemblage de PCB sans plomb.
Une température maximale de 235°C est recommandée comme température maximale de refusion pour la fabrication de PCB à grande échelle.
Cela tient compte de la robustesse du procédé, des différentes finitions du PCB, de la stabilité thermique du four et de la tolérance.
Le profil de la refusion peut être soit une rampe droite, soit un plateau de préchauffage pour standardiser la distribution de température de la carte.
Comment les PCB sans plomb sont-ils emballés après assemblage ?
Une fois les normes IPC-600D testées et une inspection visuelle effectuée, des tests fonctionnels sont effectués avant l'emballage.
L'emballage des PCB sans plomb doit strictement être effectué à l'aide de sacs anti-décharge électrostatique.
Ceci est une assurance que le PCB ne subira aucune interférence de charge statique pendant le transport en raison du mouvement.
Cette procédure est effectuée par des experts pour assurer la perfection et un professionnalisme strict.
Comment l'assemblage de PCB sans plomb affecte-t-il la compatibilité de conception du PCB ?
Quelques modifications majeures peuvent être apportées aux règles de conception lors du passage à l'assemblage de circuits imprimés sans plomb.
La fabrication en série est largement en cours pour recueillir suffisamment de données pour avoir une réponse complète sur les changements.
Les modifications applicables au soudage à la vague de l'assemblage de circuits imprimés sans plomb sont essentielles.
Il s'agit d'incorporer les différences de propriétés physiques entre les alliages de soudure sans plomb et étain-plomb.
L'orientation de la carte par rapport à la direction de soudage et d'autres directives générales sont toujours applicables dans le soudage sans plomb.
La variation de température à travers la carte est minimisée en optimisant la distribution du cuivre et la disposition de la carte.
Les coins arrondis ou les surimpressions dans le soudage par refusion sont une exigence pour éviter les coins qui sont exposés après la refusion.
De quoi sont faites les soudures sans plomb et sans plomb dans les assemblages de circuits imprimés ?
La soudure au plomb est essentiellement composée d'un alliage métallique avec du plomb et de l'étain agissant comme composants de base.
Les fumées et la poussière émanant de la soudure au plomb sont extrêmement toxiques lorsqu'elles sont inhalées.
C'est la raison de l'abandon progressif de la soudure au plomb en raison de son impact négatif sur la santé et l'environnement.
Elle a récemment été remplacée par la soudure sans plomb recommandée par RoHS et bénéficiant d'allégements fiscaux.
La soudure moderne sans plomb est composée de zinc, de cuivre, de nickel, d'argent et d'étain, chacun ayant un pourcentage variable de la composition.
L'objectif ultime est d'obtenir un alliage de soudure supérieur qui produit des propriétés mécaniques exceptionnelles en combinaison avec d'autres alliages métalliques.
Quelles sont les principales considérations du flux utilisé dans l'assemblage de PCB sans plomb ?
Il existe trois principaux types de flux adaptés à l'assemblage de circuits imprimés sans plomb.
Ils sont sans nettoyage, flux d'acide organique (OA) et flux de soudure légèrement activé à la colophane (RMA).
Les considérations à prendre lors de l'utilisation des flux incluent :
- La question de la propreté est très importante car l'assemblage sans plomb penche davantage vers un flux sans nettoyage.
- Le choix du flux à utiliser doit être compatible avec le PCB
- Le flux utilisé doit être facile à nettoyer
- La température d'activation doit être équilibrée avec la température de fusion de l'alliage du circuit imprimé sans plomb
- L'application du flux peut se faire soit par brossage, pulvérisation, trempage ou moussage
Comment la stabilité thermique affecte-t-elle l'assemblage de circuits imprimés sans plomb ?
Une augmentation de la température conduit à un décalage entre le coefficient de dilatation thermique et le matériau stratifié.
L'inadéquation comprend également le cuivre et la fibre de verre.
L'effet sera une augmentation des contraintes de cuivre conduisant à des fissures dans les vias plaqués de cuivre.
Ce scénario est influencé par des facteurs tels que le nombre de couches, le matériau utilisé dans le stratifié et l'épaisseur du PCB.
D'autres problèmes tels que le cloquage et le délaminage provoqués par les températures de soudure élevées affectent le PCB.
Des matériaux stratifiés alternatifs avec un coefficient de dilatation thermique tels que FR2 peuvent également être utilisés.
Pour tous vos assemblages de PCB sans plomb, contactez-nous dès aujourd'hui.
