Dr Ronald C. Lasky : Ed Briggs, d'Indium Corporation, a eu l'excellente idée de rédiger un article sur les nombreuses applications des préformes de soudure. Il m'a demandé de relire et de réviser cet article, intitulé « The Versatile Preform » (La préforme polyvalente).
Une préforme est un morceau de soudure pouvant prendre des formes très variées. Souvent, les préformes sont enduites de flux de soudure ou contiennent du flux au centre du métal. Les préformes ainsi constituées, avec du flux au centre, sont généralement appelées « à âme de flux ». Cependant, les préformes se déclinent en six familles de soudures : à base de gallium, de bismuth, d’indium, d’étain, de plomb et d’or. Il existe plus de 200 alliages différents pouvant être transformés en préformes.
Je tiens à préciser que les pâtes à souder revêtent une importance capitale, car elles constituent le matériau de base de l’assemblage électronique par montage en surface. Cependant, leur nature même pose certains défis. Le flux de la pâte à souder doit être suffisamment actif pour éliminer les oxydes pendant le processus de refusion, sans pour autant altérer la poudre de soudure pendant le stockage de la pâte. La pâte à souder contenant environ 50 % de flux en volume, celui-ci recouvre toutes les particules de poudre de soudure, ce qui rend difficile le stockage à long terme de la pâte.
La durée de conservation de cette pâte se mesure en mois. Les préformes étant solides, la surface de l'alliage de soudure en contact avec la faible quantité de flux contenue dans la préforme est nettement réduite pendant le stockage. La durée de conservation des préformes est donc pratiquement illimitée. La plage de températures des préformes est très variée. Les pâtes à souder à base d’étain, telles que les pâtes étain-plomb et sans plomb, ont une plage de fusion comprise entre 183 et 229 °C. Avec les 6 familles d’alliages utilisées pour les préformes, cette plage s’étend de 8 °C à 1 064 °C.
Parmi les applications à haute température, on peut citer la fixation de puces de circuits intégrés en silicium selon la norme J-STD-020, qui nécessite un alliage de soudure dont le point de fusion se situe entre 260 et 265 °C. Parmi les applications à haute température, on peut citer la fixation de puces de circuits intégrés en silicium selon la norme J-STD-020, qui nécessite un alliage de soudure dont le point de fusion se situe entre 260 et 265 °C. Il existe plusieurs préformes à base de plomb qui fondent dans cette plage de températures. De même, plusieurs alliages à base d’or sont utilisés dans cette plage de températures pour les applications radiofréquences et le scellement hermétique.
Il existe plusieurs applications des préformes dans l’assemblage SMT. De nombreux circuits imprimés comportent à la fois des composants montés en surface et des composants à trous traversants. En règle générale, on s’attendrait à ce que l’assemblage d’un tel circuit imprimé nécessite à la fois un montage en surface et un soudage à la vague sur la chaîne de montage. Cependant, l’impression de pâte à souder sur les trous traversants permet souvent de se limiter à un assemblage par montage en surface. Ce procédé est souvent appelé « pin-in-paste » (broches dans la pâte), car les trous traversants sont littéralement placés dans et à travers le dépôt de pâte à souder, mais comme nous le savons, la pâte à souder contient environ 50 % de flux en volume. Par conséquent, lors du refusionnement de la pâte à souder, les joints de soudure des trous traversants manquent souvent de soudure et présentent un excès de flux.
Voici une coupe transversale d'un circuit imprimé assemblé selon la technique « pin-in-paste ». Notez l'absence de soudure et l'excès de flux. Les préformes de soudure constituent la solution. En plaçant une préforme sur le dépôt de soudure, on élimine le risque de manque de soudure. Les préformes ont généralement la forme d'un composant passif, comme une résistance 0603. Elles sont conditionnées en bande et bobine et placées par une machine de placement de composants sur le dépôt de soudure. Les joints de soudure obtenus sont, en général, quasi parfaits.
La conception très compacte de nombreux nouveaux modèles de téléphones portables rend souvent difficile l'application d'une quantité suffisante de pâte à souder pour former un joint de soudure efficace permettant de relier les blindages électriques aux pastilles du circuit imprimé. Dans de tels cas, le blindage ne remplira pas ses fonctions de protection contre les perturbations électromagnétiques et les décharges électrostatiques.
Les préformés de soudure sont souvent utilisés dans ce type de conditions où la soudure vient à manquer. Ce procédé est appelé « Solder Fortification® ». Les préformés sont mis en place par une machine de placement de composants. Vous trouverez plus d'informations sur le Solder Fortification® dans un article de Carol Gowans et de ses collègues intitulé « Applications of Solder Fortification® with Preforms ». On pourrait discuter de ce sujet toute la journée. Il existe de nombreuses autres applications dans les domaines du soudage au laser, par induction et robotisé.
Pour plus d'informations sur l'utilisation des préformes pour relever les défis liés aux processus de soudure, rendez-vous sur notre site web à l'adresse indiumstg.wpenginepowered.com.
La lecture de l'article d'Ed présenté lors du SMTAI 2016 vous aidera à trouver des réponses à vos questions, mais surtout, n'hésitez pas à contacter le service technique d'Indium Corporation pour obtenir des réponses à vos questions concernant les préformes. Et, comme toujours, vous pouvez m'envoyer un e-mail à l'adresse [email protected].
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