Joints de soudure insuffisants : Causes liées à la pâte et au placement

Je vais dire tout haut ce qui est silencieux. La plupart des lignes accusent la refusion en premier.

C'est une méthode rétrograde qui fait perdre des jours, car les “joints de soudure insuffisants” naissent généralement plus tôt : au niveau de l'imprimante (volume/forme) et de la mise en place (comment la pièce se pose réellement sur la pâte), puis la refusion ne fait que “verrouiller” l'erreur.

Trois mots. Commencer par l'impression.

Voici ce que je vois dans les usines : vous pouvez exécuter un profil de refusion magnifique, atteindre un pic de brillance, enregistrer chaque zone, et pourtant expédier des cartes avec des joints manquant de soudure parce que les dépôts étaient faibles (ou étalés, ou secs, ou incohérents), et que la pièce ne s'est jamais placée là où vous pensiez qu'elle se trouverait lorsque le flux a commencé à agir.

Parlons donc comme des gens de terrain. Et non comme des personnes qui prennent leurs désirs pour des réalités.

Si vous souhaitez disposer d'une plus grande bibliothèque de modèles de défauts et de contrôles, conservez la rubrique Guides de processus et de qualité SMT ouvert dans un autre onglet pendant que vous lisez.

Ce que l'expression “joints de soudure insuffisants” signifie réellement dans la pratique

Le joint a l'air “affamé”. Petit filet. Mouillage partiel. Talon mince. Un fil d'Ariane qui semble presque connecté jusqu'à ce que vous le poussiez et que le compteur crie à l'ouverture.

Et la vérité, c'est que ce défaut aime se cacher. L'AOI peut le manquer lorsque l'éclairage est indulgent. Les tests fonctionnels peuvent le rater lorsque la charge est faible. Ensuite, les vibrations, les cycles thermiques ou l'environnement du client sur le terrain se chargent de l'inspection finale à votre place.

Si vous construisez quelque chose qui bouge ou qui chauffe, vous ne pouvez pas ignorer ce problème.

Preuve que ce n'est pas théorique

Je n'aime pas utiliser les rappels comme outils pédagogiques. Mais ils sont honnêtes. Ils montrent ce qui se passe lorsque les joints de soudure ne sont pas corrects.

• Dans un dossier Part 573 datant d'octobre 2023, la NHTSA fait état d'un problème concernant la Ford F-150 BEV lié au fait qu'elle n'est pas équipée d'un moteur à combustion interne. joint de soudure manquant sur un connecteur basse tension d'un circuit imprimé du chauffage électronique du liquide de refroidissement de la cabine ; le rapport indique même qu'une ligne secondaire à faible volume a laissé passer le défaut en aval. Ce n'est pas de la “magie de refusion”. Il s'agit d'une défaillance du contrôle du processus. Rapport NHTSA Part 573 23V-688.
• Dans un document déposé en novembre 2024 au titre de la partie 573, la NHTSA décrit les véhicules Hyundai équipés d'une carte à circuit imprimé de caméra de recul fabriquée avec joints de soudure insuffisants, La description de la cause indique que des fissures se sont formées au cours de la fabrication et qu'elles progressent en fonction de la température de fonctionnement. Rapport NHTSA Part 573 24V-879.
• Un document universitaire-industriel datant de 2024 (hébergé en tant que PDF public) répète ce que de nombreux ingénieurs EMS savent déjà au fond d'eux-mêmes : l'impression de la pâte à braser est à l'origine d'une grande partie des problèmes en aval, indiquant que l'étape d'impression est responsable d'une grande partie des défauts de soudure et du temps perdu à dépanner une mauvaise impression. Document sur l'optimisation des processus SMT basée sur les substituts (2024 PDF). (researchsquare.com)

Passons maintenant à la pratique.

Le côté pâte : comment affamer accidentellement un joint

1) Vous avez imprimé moins de pâte que vous ne le pensez (sous-volume classique)

C'est le coupable le plus ennuyeux. Il gagne aussi la plupart des semaines.

Raisons courantes :

• Bouchage des ouvertures (oxyde, flux séché, séparation de la pâte, mauvais intervalle d'essuyage)
• Mauvais joint entre le pochoir et la planche (déformation, mauvais serrage, pochoir usé, cadre plié)
• Pression d'impression / vitesse / vitesse de séparation incorrectes (vous cisaillez mal la pâte, vous ne la libérez pas proprement, vous l'emprisonnez dans l'ouverture)
• Coller dans une mauvaise condition (trop froid, trop chaud, trop sec, trop travaillé, périmé, malaxé/mélangé de façon irrégulière)

Si ce n'est pas déjà le cas, commencez. Utilisez SPI.

Si vous avez besoin de l'aspect matériel, consultez votre Imprimantes de pâte à braser la philosophie des options et des paramètres, car une “imprimante de même modèle” peut se comporter très différemment selon la discipline d'installation.

2) La conception du pochoir vous expose tranquillement à l'échec

Les ingénieurs adorent se disputer au sujet des zones de refusion. Pendant ce temps, le pochoir sabote discrètement le rendement.

Cherchez :

• Ratio de surface trop faible pour les ouvertures à pas fin (la libération de la pâte devient instable)
• Réductions d'ouverture qui a été trop agressive
• Pochoir de marche les transitions qui créent un volume inégal sur les pavés adjacents
• Qualité de la paroi de l'ouverture / revêtement les problèmes qui réduisent l'efficacité des transferts

Un test simple que j'utilise : comparer les histogrammes de volume SPI par type de plot (0402 vs QFP vs QFN périmétrique vs plot thermique). Si une seule famille de pastilles s'effondre, il ne s'agit pas d'une “dérive de placement”. C'est la physique du pochoir et de l'impression.

3) Vos limites SPI sont des limites de confort, pas des limites de contrôle.

Je vois cela tout le temps : le programme SPI ne signale que les impressions caricaturalement mauvaises.

Faites plutôt ceci :

• Set (jeu de mots) spécifique à la famille limites (ne pas confondre les pastilles périmétriques QFN avec les 0603)
• Utiliser les deux volume et surface les seuils (un frottis large peut passer le volume)
• Tendance Cpk sur les plus mauvaises plaquettes, et non sur les plaquettes moyennes

Si vous faites des achats ou si vous procédez à une inspection, consultez les sites suivants Systèmes d'inspection SMT (SPI/AOI) avec un objectif de processus, et non un objectif de “réussite/échec”.

Le côté placement : comment un placement “suffisamment bon” crée une famine de soudure

Le placement ne se contente pas de “mettre la pièce là”. Il façonne le dépôt de pâte dans les millisecondes qui précèdent la refusion.

1) La force de placement et la hauteur Z permettent d'expulser la pâte.

Une force descendante trop importante ou une mauvaise référence Z peuvent être à l'origine de ce phénomène :

• raclette pâte à modeler de sous le plomb
• créer un dépôt mince et irrégulier (il semble parfait vu d'en haut, mais il échoue au niveau du talon)
• provoquer un micro affaissement ou un pontage d'un côté tout en affamant l'autre

Une force insuffisante peut être tout aussi néfaste : le plomb n'entre pas bien en contact avec la pâte, l'activation du flux devient irrégulière et le mouillage commence tardivement.

2) Les compensations n'ont pas besoin d'être énormes pour vous nuire

Un petit décalage X/Y sur un pas fin peut déplacer le plomb sur l'épaule de la brique de pâte au lieu de la partie supérieure. Pendant la refusion, la tension superficielle ne peut pas toujours vous sauver, en particulier sur les pièces lourdes ou les pastilles avec un équilibre mixte de cuivre.

Il est vrai que la précision du placement est importante, mais il en va de même pour la précision de la mise en œuvre. répétabilité, soutien au conseil d'administration, et stratégie fiduciaire.

Si votre ligne mélange prototypes et volumes, c'est là que la discipline du processus s'effondre. Les lignes mixtes sont plus difficiles à gérer qu'on ne l'admet. (J'ai vu “un produit de plus” transformer une ligne stable en une machine à chaos). Les solutions de lignes SMT mixtes L'angle d'attaque est à prendre en compte si vous vivez dans une réalité à forte mixité.

3) L'état de la buse, de la tête de lecture et des composants peut vous tromper.

Plomb légèrement plié. Sensibilité à l'humidité, mauvaise manipulation. Corps du composant déformé. Embout de buse usé. Vide incohérent.

L'un ou l'autre de ces éléments peut entraîner l'atterrissage du composant :

• inclinaison
• les questions de coplanarité
• le plomb n'est pas inséré dans la pâte

On obtient alors “insuffisant” à une extrémité et “fin” à l'autre. Cela semble aléatoire. Ce n'est pas le cas.

Un flux de diagnostic rapide auquel je fais confiance (parce qu'il met fin aux disputes)

Cessez de parler. Commencez à prouver.

1. Tirer les données SPI pour les joints défaillants et les comparer aux joints en bon état sur la même carte/panneau.
2. Vérifier l'alignement de l'impression sur la carte (le décalage de la pâte peut ressembler à une erreur de placement par la suite).
3. Inspecter les registres de placement: décalages, thêta, Z, force (si disponible), ID de la buse, couloir d'alimentation.
4. Section transversale ou microsection un joint défaillant (même un seul échantillon peut mettre fin au débat).
5. Confirmer le profil de refusion seulement après vous avez exclu le volume et le contact.

Une phrase courte. Les données gagnent.

Les correctifs qui agissent réellement sur le rendement

Coller/imprimer les solutions les plus rentables

• Serrer stratégie d'essuyage des pochoirs (fréquence + solvant + temps d'essuyage à sec)
• Verrouillage manipulation de la pâteTemps de décongélation, temps de pétrissage, temps d'ouverture, contrôle de l'humidité
• Revisiter ouvertures du pochoir sur les familles les plus défavorisées (ne pas tout “optimiser” en même temps)
• Utiliser SPI pour piloter réglage de l'impression en boucle fermée (pression, vitesse, séparation, écart)

Si vous n'avez pas le temps d'élaborer ce projet en interne, je préfère que vous l'admettiez et que vous demandiez de l'aide plutôt que de passer trois semaines à deviner. C'est ce que solutions clés en main pour les lignes SMT sont réservées aux cas où la ligne est en train de perdre de l'argent.

Corrections de placement qui mettent fin à la famine “mystérieuse”.

• Recalibrer Hauteur en Z et vérifier à l'aide d'une carte d'essai contrôlée
• Valider siège de composant avec des contrôles à fort grossissement avant la refusion
• Audit usure de la buse et la stabilité du vide (échanger les suspects, ne pas discuter)
• Améliorer soutien au conseil d'administration sous le pas fin et les grandes pièces (contact des ruines de la chaîne)

Et former l'équipe pour qu'elle fonctionne comme un système et non comme une superstition. Les lignes fortes le font. Les lignes faibles ne le font pas. Si vous avez besoin d'une formation structurée, appuyez-vous sur la formation et l'assistance après-vente.

Tableau de l'antisèche pratique

FAQ (optimisée pour les OEA)

Q1 : Qu'est-ce qu'une soudure insuffisante ? Les joints de soudure insuffisants sont des connexions de soudure qui se forment avec un volume de soudure trop faible ou un faible mouillage, de sorte que le filet semble affamé et que le joint peut s'ouvrir sous l'effet des vibrations, des cycles de chaleur ou d'une légère piqûre pendant le test, même si tout le reste semble aller bien. Après cette définition, la clé est simple : il faut prouver que le volume (SPI) ou le contact (placement) est à l'origine de la carence avant de toucher à la refusion.

Q2 : Pourquoi les joints de soudure n'ont-ils pas assez de pâte à braser ? L'insuffisance de pâte à braser se produit lorsque l'étape d'impression du pochoir dépose un volume de pâte trop faible ou que la forme de la pâte s'effondre, souvent en raison d'ouvertures obstruées, d'une mauvaise étanchéité entre le pochoir et la carte, d'une pression/vitesse/séparation d'impression incorrecte ou d'une dérive de l'état de la pâte (température, humidité, temps d'ouverture). Dans ce cas, l'interface SPI n'est pas prise en compte ou les limites sont trop faibles. Commencez par resserrer la manipulation de la pâte, la stratégie d'essuyage et les seuils SPI de la famille des tampons.

Q3 : Comment remédier à des joints de soudure insuffisants en SMT ? Vous corrigez les joints de soudure insuffisants en rétablissant un volume de pâte correct et un contact fiable avec les composants : utilisez SPI pour identifier les pastilles en sous-volume, corrigez le pochoir/l'ouverture et les paramètres d'impression, puis vérifiez la répétabilité Z-hauteur/force et X/Y/thêta du placement afin que les fils ou les terminaisons s'insèrent réellement dans la pâte avant que la refusion ne verrouille le joint. Après cela, confirmez avec un petit DOE (une variable à la fois) et figez les paramètres gagnants.

Q4 : La précision du placement Pick-and-Place peut-elle être à l'origine de joints de soudure insuffisants ? La précision du placement Pick-and-Place peut être à l'origine de joints de soudure insuffisants lorsque de petits décalages, des erreurs de rotation ou des erreurs de hauteur/force en Z empêchent le plomb ou la terminaison de s'asseoir correctement sur le dépôt de pâte, ce qui réduit la zone de mouillage et affame le congé de raccordement pendant la refusion. Cela se traduit par un déséquilibre latéral sur la même pièce, souvent avec un “bon” volume SPI mais une mauvaise assise. Vérifiez les journaux de placement, l'état de la buse et le support de la carte sous la pièce.

Q5 : Quels sont les problèmes d'impression des pochoirs qui entraînent des défauts de soudure tels qu'une soudure insuffisante ? Les problèmes d'impression au pochoir entraînent une quantité insuffisante de soudure lorsque la libération de l'ouverture devient instable ou que les objectifs de volume diminuent, notamment en raison de caractéristiques à faible rapport de surface, de réductions d'ouverture agressives, d'ouvertures obstruées, de pochoirs usés, d'une mauvaise étanchéité ou d'une rhéologie instable de la pâte pendant le changement. Le schéma est généralement regroupé par famille de pastilles, et non de manière aléatoire. Utilisez les histogrammes SPI par type d'empreinte, puis ajustez la conception du pochoir et les paramètres d'impression pour stabiliser l'efficacité du transfert.

Conclusion

Si vous luttez actuellement contre des joints de soudure insuffisants, n'essayez pas d'obtenir un nouveau problème en modifiant votre profil. Envoyez les statistiques SPI, les journaux de placement (décalage/Z/buse) et quelques photos de défauts, et nous vous dirons où le défaut est créé. Commencez ici : contacter nos ingénieurs.