Dans le domaine de la fabrication électronique, le procédé de soudage joue un rôle crucial pour garantir la qualité et la fiabilité des produits. Le nivellement de soudure à l'air chaud (HASL), technique de traitement de surface courante, est largement utilisé dans la fabrication de circuits imprimés. Cet article examine la classification, les avantages et les inconvénients du procédé HASL, ainsi que ses applications dans la fabrication électronique moderne et les défis potentiels qu'il peut rencontrer.Présentation du HASL (Hot Air Solder Leveling)
Le HASL (Hot Air Solder Leveling) est un procédé de nivellement thermique de la soudure couramment utilisé en fabrication électronique, notamment pour le traitement de surface des circuits imprimés (PCB). Ce procédé consiste à appliquer une couche de soudure (généralement un alliage étain/plomb) sur les plots de soudure du PCB, puis à la faire fondre par chauffage et air comprimé pour obtenir une surface lisse. Cela permet d'améliorer la qualité de la soudure, de prévenir l'oxydation et de garantir des connexions fiables pour l'assemblage des composants électroniques. Le procédé HASL peut être appliqué à deux types de soudure : la soudure HASL au plomb et la soudure HASL sans plomb . La soudure HASL au plomb utilise un alliage étain/plomb, tandis que la soudure HASL sans plomb utilise une soudure sans plomb afin de respecter les réglementations environnementales telles que la norme RoHS. Bien que la soudure HASL ait une longue histoire dans la fabrication électronique, les progrès technologiques ont progressivement permis l'application de nouveaux procédés de traitement de surface, tels que la soudure HASL sans plomb et la soudure par immersion de nickel autocatalytique (ENIG) .
Flux de processus HASL (nivellement de soudure à air chaud)
Préparation du tampon :
La première étape du procédé HASL consiste à préparer les pastilles. Ces dernières sont des zones critiques pour la connexion des composants électroniques et leur surface doit être soigneusement traitée pour garantir une soudure de qualité. En général, lors de la fabrication, les pastilles subissent un traitement de désoxydation pour éliminer les oxydes et les impuretés, améliorant ainsi leur soudabilité.Pâte à souder de revêtement :
Une fois les pastilles de soudure préparées sur la surface du circuit imprimé, appliquez la pâte à braser Sn/Pb fondue. Cette pâte se liquéfie à haute température, ce qui lui permet de recouvrir uniformément la surface des pastilles et de remplir les trous traversants. La composition de la pâte à braser est cruciale, car elle influence directement les performances et la fiabilité de la soudure.Chauffage et nivellement :
Une fois la soudure appliquée sur les pastilles et les trous traversants, le processus de chauffage et de nivellement commence. Il consiste généralement à utiliser de l'air chaud ou de l'azote pour chauffer la soudure, la faisant atteindre son point de fusion et devenir liquide. Simultanément, de l'air comprimé est utilisé pour répartir uniformément la soudure, obtenant ainsi une surface plane. Ce processus permet d'éliminer les irrégularités de la soudure et d'assurer un revêtement uniforme sur les pastilles.Formation de composés intermétalliques cuivre-étain :
Lors du processus de liquéfaction de la soudure, une réaction se produit entre l'étain présent dans la soudure et le cuivre présent sur le plot de soudure, ce qui entraîne la formation de composés intermétalliques cuivre-étain (Cu-Sn). Ces composés présentent une excellente fiabilité et conductivité, améliorant ainsi la résistance de l'adhérence et la durabilité du joint de soudure.Refroidissement et solidification :
Une fois le processus de chauffage et de nivellement terminé, la soudure refroidit et se solidifie progressivement. Cela garantit un support et des connexions stables lors de l'assemblage des composants, garantissant ainsi la fiabilité à long terme du produit.Avantages du HASL (Hot Air Solder Leveling)
Le HASL (Hot Air Solder Leveling) présente plusieurs avantages notables.Faible coût:
Comparée à d’autres procédés de soudage complexes, la technique HASL est rentable et adaptée à la production à grande échelle.Processus mature :
Le HASL est utilisé dans le domaine de la fabrication électronique depuis de nombreuses années et son processus est relativement stable et facile à maîtriser.Forte résistance à l’oxydation :
La surface recouverte de soudure du plot de soudure après HASL empêche efficacement l'oxydation de la surface du cuivre, améliorant ainsi la fiabilité des joints de soudure.Excellente soudabilité :
La surface après HASL présente une bonne soudabilité, ce qui facilite le soudage des composants montés en surface et d'autres connexions.Inconvénients du HASL (Hot Air Solder Leveling)
Cependant, le procédé de nivellement de soudure à air chaud (HASL) présente également des inconvénients, qui peuvent devenir importants dans certains scénarios d'application spécifiques. Phénomène de tombstoning : après le brasage, la surface du plot de soudure peut présenter un effet de tombstoning, où le centre du plot s'enfonce, ce qui peut affecter la fiabilité du joint de soudure. La cause principale du tombstoning réside principalement dans la contraction inégale de la solidification pendant le refroidissement de la soudure, causée par la tension superficielle de la soudure. Des facteurs tels qu'une répartition inégale de la température, les caractéristiques de la composition de la soudure, la conception du plot et un contrôle inapproprié des paramètres du procédé peuvent entraîner une contraction inégale de la soudure pendant le refroidissement, entraînant une dépression au centre de la soudure (appelée « tomstoning »).
Planéité insuffisante : Le procédé de soudage HASL peut entraîner une planéité relativement faible à la surface des pastilles de soudure, ce qui peut poser des problèmes pour les applications de composants électroniques de précision exigeant une planéité élevée. Défis CMS : Pour les pastilles de soudure plus précises, telles que les matrices à billes (BGA), le procédé HASL (Hot Air Solder Leveling) peut ne pas être adapté en raison de sa tension superficielle plus élevée, ce qui peut entraîner des difficultés de placement des composants.
Domaines d'application du HASL (Hot Air Solder Leveling).
Le procédé HASL trouve de nombreuses applications dans le domaine de la fabrication électronique, particulièrement adapté à la production de produits électroniques milieu et bas de gamme, tels que les appareils électroménagers et l'électronique grand public. Son faible coût et sa maturité lui confèrent un avantage concurrentiel pour la production à grande échelle. Le procédé HASL est largement utilisé dans divers secteurs, notamment l'électroménager, l'électronique grand public, l'éclairage LED, les équipements d'automatisation industrielle, l'électronique automobile, etc.appareils électroménagers
Dans le secteur de l'électroménager, les cartes de commande et autres composants électroniques de produits tels que les fours à micro-ondes, les réfrigérateurs et les machines à laver nécessitent souvent une soudure. Le faible coût et la maturité du procédé de nivellement de soudure à air chaud (HASL) en font un choix courant pour la fabrication de ces produits. Grâce à ses exigences de soudure relativement modestes, le procédé HASL répond à leurs exigences de fiabilité et de performance.
Produits électroniques grand public
Les produits électroniques grand public tels que les téléphones portables, les tablettes et les enceintes nécessitent un nombre important de connexions électroniques, notamment divers composants et connecteurs soudés sur des circuits imprimés. La technologie de projection d'étain est adaptée à la fabrication de ces produits milieu et bas de gamme, garantissant une fiabilité suffisante tout en maîtrisant les coûts.
Produits d'éclairage LED
Les luminaires LED comprennent généralement des circuits d'alimentation, des circuits de commande, etc., et ces composants électroniques doivent être soudés pour être connectés. Les propriétés antioxydantes du procédé de soudure permettent de prolonger efficacement la durée de vie des luminaires LED, tout en répondant aux exigences de rentabilité.
Équipement d'automatisation industrielle
Les systèmes de contrôle des équipements d'automatisation industrielle nécessitent souvent le soudage de composants électroniques, tels que les PLC (contrôleurs logiques programmables), etc. Le processus de soudage peut fournir des solutions de soudage rentables pour ces appareils, garantissant leur stabilité et leurs performances.
Électronique automobile
L'électronique automobile est également un domaine d'application crucial. Les véhicules modernes comportent un nombre important d'unités de contrôle et de capteurs électroniques, ce qui nécessite des connexions électroniques fiables. Pour certains produits électroniques automobiles d'entrée et de milieu de gamme, le procédé de soudage permet de répondre aux exigences de fabrication tout en réduisant les coûts de production.
Défis rencontrés par le HASL (nivellement de soudure à air chaud)
Avec le développement continu de la technologie électronique, le processus de soudage est également confronté à certains défis.- Face à des réglementations environnementales de plus en plus strictes, l'utilisation de la soudure sans plomb deviendra une tendance. Cependant, ses paramètres de procédé nécessitent des ajustements plus précis pour garantir la qualité du soudage.
- Compte tenu des caractéristiques du processus de soudage, il est nécessaire d'optimiser la conception des pastilles pour réduire les occurrences de pontage de soudure, entre autres problèmes, et améliorer la fiabilité des joints de soudure.
- Pour les applications impliquant des composants électroniques de haute précision, des améliorations peuvent être nécessaires dans le processus de soudage pour répondre à des exigences telles que la planéité des pastilles.
Le procédé HASL, couramment utilisé pour le traitement de surface, joue un rôle important dans la fabrication électronique. Son faible coût et sa maturité lui confèrent un avantage pour la production de masse, mais il nécessite également une optimisation de la conception des pastilles et des paramètres de traitement pour répondre à l'évolution des besoins de fabrication électronique. Compte tenu des exigences environnementales et des avancées technologiques, le procédé de pulvérisation d'étain devrait poursuivre son développement et son expansion à l'avenir.
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