Quel flux et quel alliage de brasure choisir pour le brasage sélectif ?

En brasage sélectif, une grande attention est accordée aux paramètres machine tels que le choix de la buse, la vitesse de brasage et le préchauffage. Mais le flux et l’alliage de brasure jouent également un rôle déterminant dans la fenêtre de processus.

Le flux doit éliminer les oxydes et favoriser le mouillage, tout en étant appliqué de manière très localisée. L’alliage de brasure doit permettre un transfert thermique suffisant pour obtenir un bon remplissage des trous, tout en limitant la charge thermique imposée au PCB et aux composants.

Le choix de la chimie ne peut donc pas être dissocié du processus. Le PCB, le composant, la masse thermique, l’application du flux, la température de brasage et le temps de cycle souhaité doivent être considérés ensemble.

Quel est le rôle du flux en brasage sélectif ?

Le flux prépare les surfaces à braser avant leur contact avec la brasure liquide. Ses composants actifs aident à éliminer les oxydes afin de permettre à la brasure de mouiller correctement les surfaces métalliques.

Pour les connexions traversantes, cette action ne doit pas se limiter à la face inférieure du PCB. Une quantité suffisante de flux doit également pénétrer dans l’espace entre la broche du composant et le trou métallisé.

La manière dont le flux se répartit est donc importante.

En brasage sélectif, le flux est généralement appliqué localement, par exemple à l’aide d’un microjet. Il est ainsi possible de cibler précisément la zone souhaitée sans appliquer du flux sur toute la face inférieure du PCB.

Cette application locale impose toutefois des exigences spécifiques au flux.

Peut-on utiliser le même flux pour le brasage à la vague et le brasage sélectif ?

Un flux adapté au brasage à la vague peut, dans certains cas, également être utilisé en brasage sélectif. Cela ne signifie toutefois pas que tous les flux destinés au brasage à la vague constituent automatiquement un bon choix.

Les conditions de processus sont différentes.

En brasage à la vague, une zone plus importante est généralement recouverte de flux avant de passer sur la vague de brasure. En brasage sélectif, le flux est appliqué beaucoup plus localement et seules certaines zones entrent en contact avec la brasure liquide.

Des résidus de flux peuvent donc rester en dehors de la zone effectivement brasée. La quantité de flux et l’endroit où il est appliqué méritent dès lors une attention particulière.

La compatibilité avec le système d’application du flux joue également un rôle. Un flux qui fonctionne correctement dans un processus de brasage donné n’est pas automatiquement optimal pour une application par microjet.

La question n’est donc pas uniquement de savoir si un flux permet un bon brasage, mais aussi s’il convient à la manière dont il est appliqué.

Flux à base d’alcool ou à base d’eau ?

Le solvant utilisé est un critère important dans le choix d’un flux.

Les flux à base d’alcool s’évaporent relativement facilement pendant le préchauffage. Les flux à base d’eau nécessitent davantage d’énergie pour permettre une évaporation suffisante de l’eau.

Cela influence directement le processus de préchauffage.

Si une quantité trop importante de solvant est encore présente lorsque le PCB atteint la brasure liquide, le processus peut être perturbé. Le préchauffage doit donc être adapté non seulement au PCB et à sa masse thermique, mais également au flux utilisé.

Un flux à base d’eau peut parfaitement convenir, à condition que le processus fournisse suffisamment d’énergie et de temps pour permettre à l’eau de s’évaporer.

Pourquoi la composition du flux est-elle importante pour l’application par microjet ?

Un système microjet utilise de très petites ouvertures pour appliquer le flux avec précision. La formulation du flux doit donc être adaptée à cette méthode d’application.

Selon leur formulation, les flux contenant certaines résines ou matières solides peuvent être moins adaptés aux applications très fines si des dépôts se forment dans le système d’application.

À terme, cela peut affecter la répétabilité de l’application du flux.

Lors du choix d’un flux pour le brasage sélectif, il faut donc regarder au-delà de son activité chimique et tenir compte de propriétés pratiques telles que :

• la compatibilité avec une application par microjet ;
• la stabilité du schéma d’application ;
• l’évaporation pendant le préchauffage ;
• la quantité et la nature des résidus ;
• le niveau d’activation nécessaire.

Le meilleur flux sur papier n’est pas nécessairement le meilleur choix pour l’installation utilisée.

Quel niveau d’activation choisir ?

L’activité du flux aide à éliminer les oxydes présents sur les surfaces à braser.

Lorsque les surfaces présentent une brasabilité plus difficile, un niveau d’activité plus élevé peut élargir la fenêtre de processus. Une activité plus élevée n’est toutefois pas automatiquement préférable.

Des activateurs plus puissants peuvent également influencer les propriétés des résidus qui subsistent après le brasage. Cet aspect est particulièrement important en brasage sélectif, car toutes les zones sur lesquelles du flux est appliqué n’entrent pas nécessairement en contact avec la brasure liquide.

Un bon principe de départ consiste donc à :

utiliser une activité suffisante pour obtenir un mouillage fiable, mais pas supérieure à ce que l’application exige.

La teneur en halogènes et les exigences de fiabilité de l’assemblage électronique final doivent également être prises en compte.

Quand un flux spécifique pour le brasage sélectif est-il pertinent ?

Un flux spécifique pour le brasage sélectif devient particulièrement intéressant lorsqu’un flux standard commence à limiter le processus.

Cela peut être le cas lorsque :

• le flux ne peut pas être appliqué de manière reproductible avec un microjet ;
• une quantité insuffisante de flux atteint le trou métallisé ;
• trop de résidus subsistent en dehors de la zone de brasage ;
• le niveau d’activation ne correspond pas à la brasabilité du PCB et des composants ;
• le processus de préchauffage disponible n’est pas adapté au système de solvants ;
• des billes de soudure ou d’autres problèmes de processus apparaissent.

Il n’est donc pas nécessaire de partir du principe que le brasage sélectif nécessite toujours un flux spécifique.

L’essentiel est de déterminer si le flux correspond au processus réel. Si ce n’est pas le cas, un flux spécifiquement développé ou sélectionné pour le brasage sélectif peut contribuer à élargir la fenêtre de processus.

L’alliage de brasure détermine également la fenêtre de processus

Le flux ne constitue qu’une partie de la chimie. L’alliage de brasure exerce lui aussi une influence importante sur le processus de brasage sélectif.

Sa température de fusion est notamment un paramètre essentiel.

De nombreux processus sans plomb utilisent des alliages SnAgCu tels que le SAC305. Ces alliages nécessitent des températures de processus relativement élevées. Il faut donc transférer suffisamment d’énergie pour amener à température aussi bien la connexion que la masse thermique du PCB et du composant.

Cela peut devenir particulièrement difficile avec des connecteurs massifs, des PCB épais ou des assemblages contenant beaucoup de cuivre.

Plusieurs paramètres peuvent alors être adaptés :

• augmenter le préchauffage ;
• prolonger le contact avec la brasure liquide ;
• réduire la vitesse de brasage ;
• utiliser une buse plus grande ;
• ajuster la température de brasage.

Chacune de ces modifications influence toutefois également le processus et la charge thermique imposée à l’assemblage.

Que peut apporter un alliage à plus basse température de fusion ?

Un alliage de brasure présentant une température de fusion plus basse peut réduire la quantité d’énergie thermique nécessaire.

Cela peut offrir des avantages intéressants. Une température de brasage plus basse réduit la charge thermique sur le PCB et les composants. Dans certaines applications, elle peut également permettre d’augmenter la vitesse de brasage, puisqu’il faut moins d’énergie pour amener la connexion au-dessus du point de fusion de l’alliage.

Un alliage à plus basse température de fusion peut donc influencer à la fois la fenêtre de processus et le temps de cycle.

Il ne constitue toutefois pas automatiquement le meilleur choix.

Les propriétés mécaniques, les exigences de fiabilité, la compatibilité avec les finitions des composants et les exigences de l’application finale restent déterminantes. Changer d’alliage est donc une décision de processus et non un simple réglage de la machine.

Le flux et l’alliage doivent être choisis en fonction du processus

Supposons qu’une connexion présente un remplissage insuffisant du trou. Il peut être tentant de choisir immédiatement un flux plus actif.

Mais le flux n’est peut-être pas la cause du problème.

Celui-ci peut également provenir d’un préchauffage insuffisant, d’une buse trop petite, d’une vitesse de brasage trop élevée ou d’un alliage qui, en combinaison avec la masse thermique de l’assemblage, exige trop d’énergie.

L’inverse est également vrai. Modifier les réglages de la machine aura un effet limité si le flux utilisé n’est pas adapté à la méthode d’application ou aux surfaces à braser.

La chimie et les paramètres machine doivent donc être considérés comme les éléments d’un même processus.

Commencez par l’application, pas par le produit

Il n’existe pas de flux ou d’alliage universel qui soit le meilleur choix pour toutes les applications de brasage sélectif.

Un processus stable commence par les bonnes questions :

• Quels PCB et composants doivent être brasés ?
• Quelle est leur masse thermique ?
• Comment le flux est-il appliqué ?
• Quel niveau d’activation est nécessaire ?
• Quels résidus sont acceptables ?
• Quel alliage de brasure est utilisé ?
• Quelle charge thermique est acceptable ?
• Quel temps de cycle doit être atteint ?

À partir de ces éléments, il est possible de déterminer si le flux existant convient ou si un flux adapté au brasage sélectif peut apporter une réelle valeur ajoutée. Le choix de l’alliage peut lui aussi être évalué dans le contexte de l’ensemble du processus.