Quel flux ou quelle pâte à braser utiliser pour le rework BGA ?

Le flux intervient à différentes étapes du rework BGA. Il peut être utilisé lors du dessoudage d’un BGA défectueux, pendant la préparation des pastilles et lors du brasage du nouveau composant.

Mais quel flux utiliser à quel moment ? Et quand faut-il opter pour une pâte à braser ou une dip paste plutôt que pour du flux seul ?

Le bon choix ne dépend pas uniquement du BGA. L’étape du processus, la méthode d’application, la quantité de soudure nécessaire, l’activité du flux et les résidus après refusion doivent également être pris en compte.

La première question n’est donc pas quel est le meilleur flux ?, mais plutôt quel rôle le flux doit-il remplir à cette étape du processus ?

Flux liquide pour dessouder un BGA

Le flux liquide peut être un choix approprié lors du retrait d’un BGA défectueux.

Grâce à sa faible viscosité, le flux peut pénétrer sous le composant par capillarité. Il facilite ainsi le processus de brasage pendant que les joints situés sous le BGA sont chauffés.

Le flux liquide peut également être utilisé lors de la préparation de l’empreinte après le retrait du BGA. Du flux est appliqué sur les pastilles avant d’enlever la soudure restante, par exemple à l’aide d’une tresse à dessouder.

Le flux liquide est donc particulièrement intéressant lorsqu’il doit s’écouler facilement et atteindre des surfaces de brasage difficiles d’accès.

Flux gel pour placer un nouveau BGA

Le flux gel peut être plus approprié lors du placement d’un nouveau BGA.

Sa viscosité est supérieure à celle d’un flux liquide. Il reste donc plus facilement à l’endroit où il est appliqué. Son pouvoir adhésif peut également contribuer à maintenir le BGA en position avant la refusion.

Le flux gel est donc intéressant lorsque l’on recherche à la fois l’action du flux et une certaine stabilité mécanique pendant le placement du composant.

Une viscosité plus élevée n’est toutefois pas automatiquement préférable. Elle influence également la manière dont le produit peut être appliqué et la quantité déposée sur l’empreinte.

La viscosité appropriée dépend donc de l’ensemble du processus.

Quand utiliser de la pâte à braser ?

Le flux facilite le processus de brasage, mais n’ajoute pas de métal supplémentaire à la connexion.

La pâte à braser, en revanche, en ajoute. Elle se compose d’un mélange de flux et de poudre métallique et apporte donc de la soudure supplémentaire à la connexion pendant la refusion.

Cela peut être pertinent lorsqu’une quantité supplémentaire de métal est volontairement recherchée dans le nouveau joint, par exemple lorsque la connexion doit résister à des contraintes mécaniques telles que des vibrations, des chocs ou des cycles thermiques.

L’utilisation de pâte à braser introduit toutefois des paramètres de processus supplémentaires.

Si la pâte est appliquée sur l’empreinte à l’aide d’un pochoir, par exemple, la quantité déposée doit être maîtrisée. Le pochoir, ses ouvertures, la pression exercée et le processus d’impression influencent tous le résultat.

La question n’est donc pas seulement de savoir si vous avez besoin de pâte à braser, mais également comment en appliquer une quantité reproductible.

La dip paste comme alternative à l’impression au pochoir

Pour le rework BGA, la dip paste peut constituer une alternative à l’impression directe de pâte à braser sur l’empreinte.

La pâte est d’abord présentée sous la forme d’une couche contrôlée. Les billes du BGA sont ensuite plongées dans cette couche. Une quantité déterminée de pâte adhère aux billes, après quoi le BGA peut être aligné et placé.

Cette méthode présente un avantage pratique : la pâte est transférée via le BGA lui-même. Il n’est donc pas nécessaire d’imprimer directement de la pâte sur l’empreinte du PCB de la même manière pour chaque BGA.

La maîtrise du processus reste toutefois essentielle. L’épaisseur de la couche de dip paste influence la quantité de matière transférée aux billes.

La dip paste n’est donc pas un autre type de connexion brasée, mais une autre manière d’appliquer de manière contrôlée de la pâte à braser sur le BGA.

Comment choisir la bonne chimie de flux ?

Une fois que vous savez si vous avez besoin d’un flux liquide, d’un flux gel ou d’une pâte à braser, il reste à déterminer quelles propriétés chimiques conviennent au processus.

Trois facteurs sont notamment à prendre en compte :

• la base du flux ;
• le niveau d’activation ;
• la teneur en halogènes.

Niveau d’activation

Le flux aide à éliminer les oxydes et les contaminants présents sur les surfaces à braser et favorise ainsi un bon mouillage pendant le brasage.

Une activité plus élevée ne signifie toutefois pas automatiquement que le flux est meilleur.

Lorsque les surfaces à braser sont en bon état, un niveau d’activation plus faible peut suffire. Une activité plus élevée peut élargir la fenêtre de processus, mais elle influence également les propriétés des résidus qui subsistent après le brasage.

Un bon principe de départ consiste donc à :

choisir une activité suffisante pour obtenir un processus de brasage fiable, mais pas supérieure à ce que le processus exige.

Quel rôle jouent les halogènes ?

Les halogènes peuvent renforcer l’action nettoyante d’un flux et ainsi élargir la fenêtre de processus.

En revanche, les produits de réaction qui subsistent après le brasage doivent également être pris en compte du point de vue de la fiabilité. Lorsque les résidus sont difficiles à éliminer, la teneur en halogènes devient donc un critère important dans le choix du produit.

Pour des surfaces présentant une bonne brasabilité, un flux sans halogènes peut être une option intéressante.

Il convient toutefois de tenir compte de la classification utilisée. Dans les normes techniques, l’appellation sans halogènes ne signifie pas nécessairement une absence absolue d’halogènes. Il faut donc toujours considérer les spécifications du produit en fonction des exigences de l’application.

Pensez aux résidus de flux avant le brasage

Les résidus méritent une attention particulière dans le cas d’un BGA.

Une fois le composant placé, les joints de soudure et une partie des résidus de flux se trouvent sous celui-ci. Cette zone est difficilement accessible par la suite.

Introduire un produit de nettoyage sous le BGA peut sembler logique, mais dissoudre partiellement et déplacer les résidus ne garantit pas nécessairement un assemblage plus propre.

Il vaut donc mieux se poser cette question en amont :

Que deviennent les résidus de ce flux après la refusion ?

Prenez notamment en compte :

• la quantité de résidus ;
• leurs propriétés chimiques ;
• leur facilité de nettoyage ;
• les exigences de propreté de l’application finale.

S’il est pratiquement impossible de nettoyer correctement sous le BGA, cet aspect doit être intégré dès le choix du flux.

La classification du flux est un point de départ

Les classifications des flux sont utiles pour comparer techniquement différents produits. Elles donnent des informations sur des propriétés telles que la base du flux, son activité et sa teneur en halogènes.

Une classification ne permet cependant pas de prédire exactement le comportement d’un produit dans chaque application BGA.

Deux flux appartenant à la même classification peuvent encore présenter des différences en termes de viscosité, de quantité de résidus et de fenêtre de processus.

Utilisez donc la classification comme outil de présélection et non comme décision finale.

Le choix définitif doit correspondre au PCB, au composant, à l’alliage de soudure, à la méthode d’application et aux exigences après refusion.

Quelle chimie pour quelle étape du processus ?

À titre de guide pratique :

Il ne s’agit pas d’une recette universelle. Cette approche permet surtout de commencer la sélection en fonction de la fonction que la chimie doit remplir dans le processus.

Choisissez la chimie comme partie intégrante du processus de rework BGA

Le choix entre flux liquide, flux gel, pâte à braser et dip paste ne peut pas être dissocié du reste du processus de rework BGA.

La chimie doit être adaptée à l’étape du processus, à la méthode d’application, au profil de température et aux exigences imposées à l’assemblage après refusion.

Smans et Interflux peuvent déterminer ensemble quel flux, quelle pâte à braser ou quelle dip paste correspond le mieux au PCB, au BGA et aux conditions de processus spécifiques.

L’objectif n’est donc pas de partir des produits disponibles, mais de déterminer ce que la chimie doit réellement accomplir dans votre processus de rework.