Réponses techniques du professionnel

SMD (surface mounted device/composant monté en surface).
Les composants électriques sont soudés directement sur le circuit imprimé.

Pochoirs métalliques fabriqués en acier inoxydable, en FineGrain ou en nickel et utilisés pour l'impression de circuits imprimés dans la fabrication électronique.  

Avec l'avènement de la technologie SMT au milieu des années 1980, ces pochoirs d'impression étaient fabriqués par gravure, mais aujourd'hui, ils sont généralement découpés au laser.

Les pochoirs SMD, également appelés pochoirs SMT, sont utilisés dans la fabrication électronique dans le domaine de l'assemblage SMT  (Surface-mount technology) pour l'impression de la carte de circuit imprimé avec de la pâte à souder.

La carte de circuit imprimé est placée manuellement ou automatiquement dans l'imprimante à pochoir,  alignée, la pâte à souder est appliquée et raclée sur la surface d'impression du pochoir.

• Pochoirs pour cadres à serrage rapide
• Pochoirs dans des cadres fixes
• Pochoirs à gradins
• Pochoirs maxi
• Pochoirs prototypes
• Pochoirs LTCC

Les pochoirs à gradins sont des pochoirs SMD dont l'épaisseur du matériau varie par endroits. Ils permettent ainsi d'appliquer différents volumes de pâte pour différents composants électroniques à l'aide d'un seul pochoir.

Un pochoir maxi est un pochoir SMD surdimensionné. Il est notamment utilisé pour des applications spéciales.

Le gabarit prototype est une alternative économique aux gabarits traditionnels.
Il est disponible en différentes tailles jusqu'à 300 mm x 200 mm maximum.
Il est idéal pour tester des circuits imprimés ou pour équiper quelques échantillons.

Le pochoir LTCC (Low Temperature Cofired Ceramic) est un pochoir de précision doté de trous microscopiques.
Il est idéal pour remplir les microvias, reproduire les pistes conductrices les plus fines ou calibrer les systèmes optiques.

• Haute qualité
• Très bonnes performances à moindre coût
• Conviennent aussi bien à la fabrication de prototypes ou de petites séries qu'à la production en série
• Ne nécessitent que très peu d'espace de stockage

Ces gabarits sont disponibles pour tous les cadres de tension courants, tels que  VectorGuard, QuattroFlex, ZelFlex, Metz, etc.

• Particulièrement adapté à la production en série
• Manipulation facile, même avec les tôles les plus fines
• Rapidité de mise en service

Les pochoirs à fixation rapide et les pochoirs à cadre rigide peuvent être rangés de manière sûre et peu encombrante sur des étagères. Selon le type de pochoir, il est recommandé de ranger les pochoirs SMD dans des sacs ou dans un carton.

Vous trouverez de plus amples informations sous Archivage des pochoirs.

La pâte à souder est étalée à l'aide de raclettes en métal ou en caoutchouc sur les pochoirs d'impression. La pâte à souder est alors appliquée à travers les ouvertures du pochoir d'impression aux emplacements correspondants du circuit imprimé.

Le procédé courant pour souder des composants CMS est le soudage par refusion ou en phase vapeur. Les circuits imprimés équipés sont chauffés de manière contrôlée dans un four à refusion/phase vapeur jusqu'à ce que la pâte à souder fonde. Lors du refroidissement qui suit, la soudure durcit à nouveau et des connexions permanentes et conductrices se forment. Dans certains cas particuliers, il est également possible de recourir au soudage sélectif ou au soudage manuel.

La position optimale de la surface de contact du composant par rapport à la surface d'atterrissage du circuit imprimé ainsi que l'application de la pâte ont une influence non négligeable sur le résultat du soudage des composants CMS. Cela vaut également pour les composants à puce apparemment simples. Il n'est pas rare que des problèmes de soudage accrus surviennent ici, car le rapport de taille ou la position n'ont pas été coordonnés.

Dans le cas idéal, la surface d'atterrissage se trouve exactement sous la surface de contact du composant. Ici, la surface doit être légèrement plus grande vers l'extérieur afin de former un ménisque propre. Si possible, les surfaces LP ne doivent pas dépasser de manière significative vers l'intérieur sous le corps du composant. Les valeurs recommandées dépendent de la forme et de la taille exactes. Prenons l'exemple de la forme 0603. Ses dimensions sont d'environ 1,6 mm x 0,8 mm.

Les surfaces d'atterrissage appropriées ont une taille de 0,5 mm x 0,9 mm, une distance intérieure d'environ 0,9 mm étant recommandée. Ces valeurs garantissent un résultat de soudage optimal lorsque l'application de pâte est parfaitement adaptée. En raison de divers facteurs, il n'est pas toujours possible de respecter ces valeurs. Une application de pâte optimisée en conséquence peut néanmoins permettre d'atteindre l'objectif. Chez BECKTRONIC, nous sommes à vos côtés pour vous conseiller et vous aider. 

La technologie Through-Hole Technology (THT) désigne une technologie permettant d'établir une connexion électrique entre les composants et le circuit imprimé, dans laquelle les connexions des composants sont enfichées et reliées à travers des trous pré-percés dans le circuit imprimé.

Les composants THT sont généralement traités par soudage à la vague ou par refusion. Le circuit imprimé équipé passe alors avec sa face inférieure au-dessus d'une vague d'étain à souder liquide, de sorte que tous les points de contact soient mouillés. Dans certains cas particuliers, il est également possible de procéder à un soudage sélectif ou manuel.

Le volume de pâte approprié est indispensable pour obtenir un résultat de soudage optimal. Le volume de la « surface de masse » du plot exposé est particulièrement déterminant. En principe, il est préférable que la quantité de pâte appliquée sur cette surface ne dépasse pas la surface totale des contacts environnants. De plus, la répartition (trame) de la pâte joue un rôle essentiel. Elle favorise le dégazage des résidus de flux. Il faut également tenir compte des vias éventuellement présents dans la surface du plot exposé. Il convient ici de veiller à ce qu'aucune pâte ne s'écoule de manière incontrôlée sur la face inférieure pendant l'application de la pâte et pendant le processus de refusion.

L'application de la pâte sur les broches de contact dépend de leur position exacte et de la nature des bords (mouillés ou non mouillés) ; l'application de la pâte est ajustée en conséquence.

Aujourd'hui, il est de plus en plus fréquent qu'un circuit imprimé comporte un mélange important de formes différentes. Les composants ou structures de grande taille à forte capacité thermique situés à proximité de composants très petits peuvent entraîner des problèmes de soudure (ombrage thermique). D'une manière générale, il convient de veiller à ce que chaque forme dispose de son volume de pâte optimal. Une disposition adaptée du pochoir permet de compenser les structures mixtes individuelles.

Si la complexité et la différence entre les volumes de pâte requis sont trop importantes, un pochoir à plusieurs niveaux est la solution idéale. Différentes épaisseurs de matériau sont alors réalisées au sein d'un même pochoir. Chaque zone peut alors être adaptée de manière optimale aux besoins du module. Chaque disposition étant différente, BECKTRONIC fournit toujours des conseils personnalisés et adaptés aux besoins du client. Les paramètres décisifs suivants sont notamment analysés et pris en compte : la géométrie des composants, la zone d'arrêt de soudure, la connexion des composants, le procédé de soudure, le type de pâte et le sens de raclage.

Le volume de pâte doit être adapté à la forme de la puce et optimisé si nécessaire. Les options efficaces sont ici les adaptations de surface et de conception. Dans le passé, la forme en maison (home plate) et la forme en nœud papillon inversé (bow tie) ont particulièrement fait leurs preuves. La version « bow tie » est notamment de plus en plus utilisée. Il convient également de prêter attention à la position de l'application de la pâte. Si un décalage de pression se produit entre la surface d'atterrissage et l'application de la pâte, le positionnement exact sur la position souhaitée entraîne un risque accru de tombstone.

• Gabarit :
  Des vides (cavités) apparaissent lorsque le flux doit parcourir une longue distance jusqu'au bord extérieur d'une surface de composant (jusqu'au bord d'étanchéité). Afin de garantir une évacuation meilleure et plus homogène du flux, les surfaces (à partir d'environ 6-8 mm²) sont généralement réalisées en trame.
• Soudure :
  De plus, les pâtes à souder contenant une faible proportion de flux ont tendance à former moins de vides.
• Processus de soudage :
  L'optimisation du processus de soudage à l'aide de différentes variantes de pression d'air (surpression et dépression) influence également de manière significative la formation de vides. Par exemple, l'ajout d'azote lors du soudage par refusion ou à la vague permet d'obtenir un meilleur résultat de soudage. L'azote sert de gaz protecteur qui réduit l'oxydation de la soudure et des composants par l'oxygène. De plus, il a un effet positif sur la tension superficielle de la soudure liquide.

Cela s'explique par la présence de cavités fermées sous les composants (dissipation thermique dans le plot exposé d'un QFN) ou à l'intérieur de grandes surfaces enduites de pâte, ainsi que par des « vias bouchés » (passages) qui ne sont pas correctement fermés. Les poches d'air entraînent alors un processus explosif à cet endroit. Si les vias ne sont pas complètement fermés selon la norme IPC 4761 type VI, l'air emprisonné ne peut s'échapper et une surpression se forme sous le corps du composant. Pour contrer ce processus, la pâte ne doit si possible pas s'écouler dans ces douilles pendant le processus de fusion ni les fermer. D'une manière générale, il convient également de prêter attention à la teneur en humidité des composants CMS et des circuits imprimés. Sinon, cela peut entraîner une délamination indésirable (de la surface du circuit imprimé) ou la rupture des composants CMS. Un processus de recuit (cuisson) en amont peut y remédier.

Dans ce cas également, l'adaptation de l'implantation des surfaces peut être la solution. Pour les formes cylindriques telles que les Melf ou les micro-Melf, une conception concave de la face intérieure ou une implantation en forme de U peut garantir un positionnement sûr même après le processus de soudage. Dans le cas des modèles QFN, une réduction et une trame des pastilles exposées favorisent le verrouillage et l'abaissement uniforme de celles-ci.