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ANSYS BLOG

December 5, 2019

Qu'est-ce qu'un résidu de flux et pourquoi peut-il provoquer des défaillances électroniques ?

Le flux est un mélange acide qui est utilisé pour éliminer l'oxyde métallique et créer de bonnes liaisons métallurgiques pendant le processus de soudage. L'inconvénient est que le résidu de flux laissé après la soudure peut entraîner des défaillances électroniques et des fuites de courant.


Les ingénieurs doivent comprendre le processus de soudage afin de réduire la
quantité de résidus de flux et améliorer la fiabilité de l'électronique.

Lorsque les ingénieurs parlent de résidus de flux bénins ou actifs, ils font référence au risque de défaillance - et non à la chimie du résidu lui-même. Aucun terme ou test unique ne permet de saisir toutes les informations nécessaires pour comprendre le risque.

Ce que l'on comprend, c'est qu'à mesure que les circuits se réduisent, le risque de défaillance augmente. Pour réduire ce risque, les ingénieurs doivent comprendre la chimie, la technique d'application, la conception et l'environnement de son cas d'utilisation.

La chimie de la soudure et des résidus de flux

Il existe quatre constituants du flux qui influent sur les risques de défaillance électrique :

  1. Activateurs
  2. Reliures
  3. Solvants
  4. Additifs

Cependant, ce sont les activateurs et les liants qui ont le plus d'impact.


Résidu de flux sur une carte de circuit imprimé

Les activateurs sont des acides organiques faibles que l'on trouve dans les flux contemporains. Leur acidité présente un risque mais est nécessaire pour obtenir un bon joint. Les acides réagissent avec les oxydes métalliques pour former des sels métalliques. Après un processus de mouillage, les sels se dissolvent et une liaison métallurgique se forme.

Parfois, l'acide n'est pas entièrement consommée. Lorsque cela se produit, l'excès d'acide peut provoquer une panne électronique. Pour réduire ce risque, les ingénieurs doivent utiliser une quantité minimale de flux pour une soudure correcte.

Les liants, parfois appelés véhicules, sont des composés insolubles dans l'eau à point de fusion élevé (tels que la colophane naturelle et les résines synthétiques). Après le brasage, ils empêchent les activateurs non consommés de se dissoudre dans l'eau. Les liants forment l'essentiel du résidu visible. Pour conserver l'apparence d'assemblages propres et sans résine, de nombreux ingénieurs choisissent une formulation de flux à faible concentration de liants - ce qui augmente potentiellement le risque de défaillance.

Le solvant est utilisé pour dissoudre les autres constituants. Le profil de brasage recommandé par le fabricant est basé, en partie, sur le point d'ébullition du solvant. Pendant l'application, il est important de suivre le profil pour s'assurer que tout le solvant est évaporé. S'il reste du solvant, une panne électronique est possible.

Les additifs - plastifiants, colorants ou antioxydants - constituent une petite partie de la composition chimique d'un flux. Les additifs peuvent augmenter la fiabilité, mais il n'y a aucun moyen de connaître ou de contrôler leur fonctionnalité en raison des protections de la propriété intellectuelle du fabricant.

Les risques des différents procédés de soudage

Les ingénieurs peuvent utiliser la soudure par refusion pour montage en surface (SMT), à la vague, sélective ou manuelle. Chacune présente un risque en raison des différents volumes de flux utilisés.

SMT est l'une des options les plus propres : Elle utilise un flux en pâte qui est appliqué à l'aide de pochoirs ou d'imprimantes. Cette méthode permet un contrôle élevé du volume appliqué.

Le flux liquide présente un risque plus important que la pâte car il est plus difficile de contrôler le débit et le volume de l'application.


Soudure à la main

Le liquide est distribué à la main ou sous forme de spray ou de mousse lors du brasage à la vague ou sélectif. Dans le processus à la vague, le liquide peut s'écouler vers la face supérieure d'un assemblage. Dans ce cas, la température sur la face supérieure de la carte peut ne pas être suffisamment élevée pour évaporer le solvant. Un problème similaire peut se produire avec le brasage à la main, en raison des différences de contrôle de l'application entre les employés.

Pour réduire le risque d'excès et de flux de liquide difficile à contrôler, les ingénieurs pourraient utiliser un fil de soudure à noyau de flux et un équipement de distribution avec des méthodes d'application cohérentes.


Comment mesurer la propreté d'un assemblage

Il existe plusieurs méthodes standard dans l'industrie pour recueillir des données qui peuvent être utilisées pour interpréter le niveau de risque après le brasage.

Le test de résistivité de l'extrait de solvant (ROSE) permet de contrôler la propreté ionique pendant les opérations de nettoyage. Les données recueillies par ce test aident les ingénieurs à maintenir un processus de soudure et de lavage qualifié.

La chromatographie ionique est une autre technique populaire pour mesurer le nombre d'ions restants après le brasage. C'est également un moyen facile de détecter la quantité d'acides organiques faibles provenant du flux.


Un environnement humide et utilisé peut conduire à l'échec.

L'un des défis de la chromatographie ionique est que des méthodes différentes produiront des résultats différents. Par exemple, un trempage complet de l'assemblage fournira des moyennes de concentration sur toute la surface. Pour détecter les acides dans une zone plus petite, les ingénieurs devront utiliser des méthodes d'échantillonnage plus localisées. Malheureusement, il n'existe pas de critère standard de réussite ou d'échec pour les résultats de la chromatographie ionique.

Les ingénieurs peuvent également effectuer des tests fonctionnels pour évaluer les performances d'une conception dans des environnements humides, dans le pire des cas. Dans ces cas, la défaillance est généralement liée à une fuite ou à un court-circuit. Les ingénieurs peuvent utiliser la limitation du courant pour réduire les dommages causés par les courts-circuits, ce qui pourrait masquer toute preuve de défaillance causée par des résidus.

Les ingénieurs devront s'appuyer sur la connaissance de leur conception, de l'environnement d'utilisation finale et des données de propreté pour évaluer le risque. En effet, de nombreux facteurs influent sur le risque, dont les suivants :

  • Chimie du flux/application
  • Espacement électrique
  • Rigidité diélectrique
  • Fréquence
  • Adhésion du potting/du revêtement

Pour en savoir plus sur l'amélioration de la fiabilité électronique, inscrivez-vous au webinaire - Résidus de flux : Facteurs clés causant des défaillances électroniques. Vous pouvez également vous renseigner sur nos services d'ingénierie de la fiabilité.

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