Souder à la vague ou non : Avantages et inconvénients de la soudure à la vague

Un soir, alors qu'il n'y avait pas de bons matchs de foot à regarder à la télévision, j'ai laissé ma copine me convaincre d'aller voir une pièce de théâtre. Elle avait été écrite par un quelconque auteur célèbre et j'y suis allé à contrecœur. Ce qui m'est resté, c'est quand un jeune homme, la star, se demandait "Être ou ne pas être...." Apparemment, il était indécis à l'idée d'agir et se demandait ce qui se passerait une fois qu'il l'aurait fait.

Cela m'a incité à réfléchir à la possibilité de devenir un meilleur concepteur de PCB et d’en savoir plus sur ce qui se passe après que j'ai terminé ma conception et que je l'envoie pour être fabriqué. En fin de compte, j'ai découvert qu'avec plus de connaissances sur la façon dont mon PCB se matérialise dans le monde, de la conception fantôme à la carte complète, je pourrais concevoir davantage autour des défis potentiels de fabrication et de montage, en particulier dans mes choix en soudure.

Procédés de fabrication des PCB

La fabrication des PCB comprend deux processus principaux : la fabrication et l'assemblage. Chaque processus comporte plusieurs étapes importantes :

Étapes de la fabrication des PCB:

  1. L'image de la carte est créée par laser ou sur un film.

  2. S'il y a plusieurs couches, la gravure de la couche interne est effectuée pour faire apparaître les traces de cuivre.

  3. Les couches sont empilées et attachées ensemble.

  4. Les vias et les trous de montage sont percés.

  5. Les couches extérieures sont gravées.

  6. Au besoin, des trous sont plaqués pour fournir des voies conductrices de courant entre les couches.

  7. Un masque de soudure est appliqué pour protéger les surfaces et isoler les traces.

  8. La sérigraphie est imprimée, généralement des données d'identification, des symboles ou du texte.

  9. Une finition métallique est appliquée pour protéger la carte.

Étapes de l’assemblage des PCB:

  1. Une première couche de soudure est déposée sur la carte.

  2. Des composants montés en surface (CMS) sont placés sur la carte, le cas échéant.

  3. Pour sécuriser les CMS, la soudure est refusionnée là où la soudure est chauffée pour former des connexions.

  4. Les connexions sont inspectées et, si nécessaire, retravaillées et sécurisées manuellement.

  5. Les composants à trous traversants sont montés s'ils y en a.

  6. Pour fixer les composants à trous traversants, une soudure à la vague est effectuée.

  7. Une autre inspection est réalisée et une autre phase de soudure peut être appliquée, nécessaire pour s'assurer que toutes les connexions sont sécurisées.

  8. Les cartes sont lavées pour enlever tout débris excédentaire et pour la protection.

  9. Pour la production de PCB multiples, qui est la plus courante, les cartes sont séparées en unités individuelles.

Le résultat du processus de fabrication est un PCB avec des traces, des pastilles et des images prêtes pour les pièces à installer. La méthode fondamentale d'installation ou de fixation des pièces sur la carte est la soudure. Les fabricants de PCB utilisent essentiellement la refusion pour les CMS, la soudure à la vague pour les composants à trous traversants ou les deux pour l'assemblage de cartes à grande échelle. La ou les méthodes les plus applicables dépendent de la conception du PCB. En examinant les avantages et les inconvénients de la soudure à la vague, nous pouvons déterminer s'il est préférable ou non de l'utiliser.

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Savoir quand utiliser la soudure à la vague sera certainement un vrai plus pour vous.

Quels sont les avantages de la soudure à la vague ?

La soudure à la vague existe depuis longtemps, c'était la principale méthode de soudure des composants sur les PCB lorsque les cartes étaient plus grandes, que les pièces étaient pratiquement toutes des composants à trous traversants et qu'elles étaient espacées sur la carte. La soudure à la vague a fourni un moyen automatisé de produire rapidement un grand nombre de cartes.

Aujourd'hui, la plupart des conceptions de PCB sont axées sur la réduction de l'espace, cela implique la réduction de la séparation entre les composants et rend l'utilisation des CMS et des vias plus attractive. Ces attributs de conception ne supportent pas l'utilisation de la soudure à la vague sur carte complète et le coût supplémentaire de son utilisation ne peut être compensé par sa vitesse.

La soudure sélective, qui est un type de soudure à la vague qui cible des composants ou des régions spécifiques de la carte, est la solution pour les petites cartes avec des composants congestionnés ou mélangés (trous traversants et CMS). Ce procédé de soudure à la vague présente des avantages distincts par rapport à la soudure à la vague sur carte complète, notamment :

  • Aucune colle n'est nécessaire pour fixer les composants pendant la soudure par refusion.

  • Il n'est pas nécessaire de masquer les zones de la carte où aucune soudure n'est nécessaire.

  • Les machines à soudure sélective sont généralement moins chères à faire fonctionner.

  • Les paramètres de chacune d'elles sont variables et peuvent être contrôlés plus finement.

  • Permet la soudure à la vague des cartes avec des CMS et des vias.

Quels sont les inconvénients de la soudure à la vague ?

Par rapport à la soudure sélective, la soudure à la vague sur carte présente des inconvénients, notamment :

Author-made graph of full board wave soldering versus selective wave soldering

Bien que les comparaisons et les attributs puissent être difficiles à comprendre, il est important de connaître les points forts des différents processus.

L'utilisation de composants montés en surface (CMS) et de cartes multicouches a augmenté l'utilisation de la soudure par refusion. Si votre carte n'est composée que de CMS, la soudure par refusion est la méthode privilégiée. Cependant, si votre conception de PCB comprend également ou exclusivement des composants à trous traversants, il est fort probable qu'une certaine forme de soudure à la vague sera utilisée. Le nombre de composants, leur espacement sur la carte et la taille de votre PCB sont tous des facteurs qui influenceront le processus de soudure à la vague utilisé. Tout cela est déterminé par votre conception.

Comme pour toutes les conceptions de PCB, une bonne conception pour la fabrication (DFM) doit être appliquée. Cela comprend la sélection du type de composant (trou traversant ou CMS) et l'espacement sur la carte. L'utilisation d'un ensemble unifié de logiciels de conception de PCB, comme Altium Designer ou PDNA, qui vous fournissent tous les outils dont vous avez besoin pour concevoir vos cartes et répondre à la question de savoir si vous devez utiliser ou non la soudure à la vague.

 

Pour plus d'informations sur les méthodes de soudure à la vague ou autres et sur la façon de concevoir votre PCB en fonction de ces méthodes, contactez un expert d'Altium en conception de PCB.

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