10 méthodes éprouvées pour détecter les défauts de soudure sur les circuits imprimés

Les développements récents dans l'électronique grand public ont accru la nécessité de produire des circuits imprimés sans défaut. Il est crucial de comprendre les problèmes rencontrés lors du passage de la phase de conception à la phase de production. Durant la production, des défauts tels que des joints de soudure incorrects et des désalignements peuvent survenir, soulignant le besoin de méthodes efficaces pour détecter les anomalies de soudure sur les circuits imprimés.

1. Identifier les types courants de défauts de soudure sur PCB

Le processus de fabrication des PCB comprend le sérigraphie, le placement des composants et la soudure. Cette section vous familiarisera avec les différents types de défauts de soudure. Nous décrirons brièvement chaque problème de soudure sur PCB, ainsi que ses causes et ses solutions.

1.1 Trou d'épingle (Pinhole / Blowhole)

Description :

Un trou d'épingle ou une soufflure est un petit orifice formé dans un joint de soudure sur un PCB pour monter un composant en technologie traversante. Les termes « trou d'épingle » et « soufflure » sont souvent utilisés de manière interchangeable, bien que « trou d'épingle » désigne généralement un orifice de plus petite taille. On peut identifier ces défauts par l'épaississement du placage de cuivre formé durant le processus.

Causes :

L'humidité et les volatils qui s'infiltrent à travers les vides dans le placage de cuivre sont les causes principales des trous d'épingle et des soufflures.

Solution :

Ce problème peut être résolu en utilisant un circuit de meilleure qualité avec une épaisseur de cuivre d'au moins 25 µm.

1.2 Pont de soudure (Solder Bridging)

Description :

Le pont de soudure est l'un des défauts les plus difficiles à détecter car il est invisible à l'œil nu. Il crée des courts-circuits pouvant causer de graves dommages au circuit du PCB. Cette erreur survient lorsque la soudure relie par erreur deux pistes ou pattes adjacentes.

Causes :

Les causes fréquentes sont des spécifications de pochoir incorrectes entraînant un excès de soudure sur les pastilles, un mauvais alignement du pochoir avec le circuit, et un mauvais positionnement des composants.

Solution :

Les ponts de soudure peuvent être corrigés à l'aide d'une tresse à dessouder. Appliquez la tresse sur les ponts de soudure, puis chauffez correctement pour éliminer l'excès de soudure.

1.3 Effet pierre tombale (Tombstoning)

Description :

L'effet pierre tombale désigne un défaut où l'une des bornes d'un composant se décolle du circuit tandis que l'autre reste soudée. Les petits composants sont plus susceptibles de présenter ce problème lors du refusion.

Causes :

La cause principale est une force de mouillage inégale durant la refusion. La tension superficielle entre la pastille du PCB et la soudure fondue peut déplacer les composants, surtout les plus petits et légers.

Solution :

Ce problème peut être résolu en améliorant la précision de l'impression du pochoir et en s'assurant que les buses de placement exercent une pression adaptée aux petits composants. Ralentir le processus de placement augmente la précision. Vérifiez également que les dimensions des pastilles correspondent à la fiche technique.

1.4 Remplissage inégal des trous traversants

Description :

Un fluxage ou un chauffage inadéquat entraîne un remplissage inégal des trous. Comme son nom l'indique, ce défaut survient lorsque la soudure ne remplit pas correctement les trous traversants.

Causes :

Ce défaut survient généralement quand le préchauffage est insuffisant ou que le flux n'est pas appliqué correctement.

Solution :

Augmentez le processus de chauffage pour atteindre la température requise sur la face supérieure. Modifiez les paramètres de préchauffage et envisagez un temps de contact avec la vague de soudure plus long.

1.5 Joints surchauffés

Description :

On rencontre des joints surchauffés lorsque le chauffage ne parvient pas à fondre le fil de soudure, entraînant une carbonisation du flux sur la pastille. Ce défaut est difficile à réparer en raison de la modification thermique.

Causes :

Malgré le chauffage, la soudure ne s'écoule pas dans le joint.

Solution :

Nettoyez le flux carbonisé du joint avec de l'alcool isopropylique, puis utilisez une brosse adaptée pour éliminer les résidus.

1.6 Joints froids (Cold Joints)

Description :

À l'inverse des joints surchauffés, les joints froids apparaissent lorsque le chauffage ne fait pas fondre complètement la soudure. On les reconnaît à leur surface rugueuse et ils sont vulnérables aux fissures.

Causes :

Chauffage insuffisant ou utilisation d'une quantité excessive de soudure.

Solution :

Appliquez un chauffage adéquat sur le joint froid jusqu'à ce que l'excès de soudure soit complètement fondu.

1.7 Résidus de flux

Description :

Ce défaut se manifeste par des résidus de flux formés sur le PCB à cause de contamination.

Causes :

Le flux et de mauvaises conditions de nettoyage provoquent la formation de résidus sur les pastilles.

Solution :

L'utilisation de fils et matériaux sans nettoyage à faible résidu réduit considérablement les résidus de flux.

1.8 Excès de soudure

Description :

Appliquer trop de soudure n'est pas recommandé car cela peut provoquer des courts-circuits et des connexions peu fiables. La bonne pratique consiste à utiliser juste la quantité nécessaire pour relier la borne du composant à la pastille. On détecte ce défaut en recherchant des surfaces en forme de bol sur les joints.

Causes :

Utilisation d'une quantité inutile de soudure sur les joints.

Solution :

La correction est simple : faites fondre l'excès de soudure au fer à souder et retirez-le avec une pompe à dessouder.

1.9 Soudure insuffisante

Description :

Ce défaut survient quand la quantité de soudure est insuffisante pour relier les joints, entraînant des défaillances de connexion et des circuits ouverts.

Causes :

Quantité insuffisante de soudure sur les joints.

Solution :

Ajoutez de la soudure supplémentaire sur le joint défectueux pour assurer un contact fiable.

1.10 Saut de soudure (Solder Skips)

Description :

Ce défaut survient lorsqu'un joint est totalement omis lors du processus de soudure. Cela entraîne des circuits ouverts et une défaillance fonctionnelle du PCB.

Causes :

Ce défaut est fréquent avec des dimensions de composants incorrectes et le dégazage du flux.

Solution :

Revoyez attentivement les spécifications de votre PCB pour garantir le bon positionnement des composants.

2. Méthodologies de test pour les défauts de soudure sur PCB

Les fabricants utilisent différents tests pour identifier les défauts de PCB. Nous allons discuter de l'analyse par micro-section et du test de soudabilité.

2.1 Analyse par micro-section

La micro-section est utilisée pour vérifier les performances des processus de fabrication de PCB traversants. C'est une méthode destructive car elle nécessite d'exposer une vue en coupe transversale du PCB ; cependant, ce test fournit un moyen précis d'identifier les échecs de refusion de soudure.

2.2 Analyse de soudabilité

Le test de soudabilité vérifie la robustesse de la surface du PCB et garantit la fiabilité des joints de soudure. Cette technique teste la capacité du circuit à être mouillé par la soudure fondue. On confirme que les composants répondent aux exigences normatives et que le stockage n'a pas altéré la capacité de soudure des circuits.

3. Pratiques préventives de soudure

Mieux vaut prévenir que guérir ! Cette section explore les meilleures méthodes pour prévenir efficacement les défauts de soudure. Reconnaître et corriger les défauts courants de la conception à la fabrication évite des coûts supplémentaires inutiles.

Prévention des trous d'épingle :

• La meilleure pratique est de cuire le PCB juste avant le processus de soudure.

Prévention des ponts de soudure :

• Utilisez les bonnes spécifications de pochoir PCB.
• Assurez-vous d'utiliser le bon profil de refusion.
• Faites attention au placement des composants en appliquant une pression appropriée.
• Vérifiez que les ouvertures du pochoir sont alignées avec les pastilles.

Prévention de l'effet pierre tombale :

• Revoyez les dimensions des pastilles pour les petits composants.
• Envisagez d'utiliser une pâte à souder anti-pierre tombale.
• Corrigez les spécifications du pochoir.
• Examinez le processus de placement et de routage pour garantir que toutes les pistes ont des largeurs égales.

Prévention du remplissage inégal des trous :

• Maintenez la température de la face supérieure entre 100 et 110 °C pour les circuits double face, et légèrement en dessous pour les simple face.

Prévention des joints surchauffés :

• Avant chaque soudure, préchauffez suffisamment le fer. Nettoyez aussi le joint avant la soudure pour éviter ce problème.

Prévention des joints froids :

• Le préchauffage du fer à souder prévient ce défaut.

Prévention des résidus de flux :

• Un bon préchauffage réduit les résidus de flux sur le PCB. Le temps de contact avec la vague influence également ce paramètre.

Prévention des sauts de soudure :

• Contactez votre fabricant pour vous assurer que la bonne hauteur de vague entre le circuit et la vague de soudure est utilisée.

Conclusion

Une transition réussie de la conception à la fabrication de PCB dépend de la minimisation des défauts de soudure. Cet article visait à vous familiariser avec les types courants de défauts de soudure sur PCB et comment les identifier. Nous avons abordé les problèmes fréquents, ainsi que les procédures de test, de réparation et de prévention.

Bien que la plupart des défauts de soudure courants puissent être corrigés, il est fortement recommandé de suivre des mesures préventives pour les éviter. Nous espérons que vous pouvez désormais distinguer les différents types de défauts et appliquer des actions préventives efficaces.

Consultez le « Guide de dépannage montage en surface » pour plus d'informations sur l'identification des défauts de soudure, la compréhension de leurs causes et les actions préventives possibles.