Comment les composants montés en surface résistent-ils à la chaleur de refusion alors que les composants traversants ne le peuvent pas?

J'ai lu des tutoriels en ligne sur le soudage à travers des composants de trous qui disent que les transistors et les circuits intégrés sont des composants délicats et peuvent être facilement endommagés par la chaleur. Ils recommandent donc de garder le fer à souder en contact avec les fils pas plus de 2-3 secondes et d'utiliser également un dissipateur thermique pendant le soudage.

Voici une citation d'un des tutoriels

Certains composants, tels que les transistors, peuvent être endommagés par la chaleur lors du soudage, donc si vous n'êtes pas un expert, il est sage d'utiliser un dissipateur de chaleur clipsé au plomb entre le joint et le corps du composant. Le dissipateur thermique fonctionne en prenant une partie la chaleur étant fournie par le fer à souder, ce qui permet d'éviter que la température du composant n'augmente trop.

Mais quand il s'agit de souder des CI montés en surface et des composants, certains préfèrent utiliser un four de refusion qui chauffe toute la carte ainsi que le CI délicat à une température supérieure au point de fusion de la soudure.

Alors pourquoi ces composants ne sont-ils pas frits?

Qu'est-ce qui fait que les minuscules composants survivent à de telles températures alors que les gros composants à travers les trous ne peuvent pas même s'ils ont une plus grande surface pour dissiper la chaleur?

— Rupesh Routray
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Je n'ai pas vu de dissipateurs de chaleur coupés sur des fils de transistor à souder depuis l'époque du germanium. À bien y penser, je n'ai jamais vu de pièces SMD en germanium non plus ...

— Brian Drummond

Réponses:

L'un des points clés pour répondre à votre question est le stress thermique. Lorsque vous appliquez de la chaleur sur une broche d'un appareil, il y a de la vapeur et une énorme différence de température entre ce point et le reste de l'appareil. Cette différence est le stress, et le résultat peut être une rupture matérielle.

En revanche, sur un four, toute la planche est soumise à une montée thermique contrôlée et progressive. TOUS les points de l'appareil sont à presque la même température, il n'y a donc pas de contraintes thermiques (ou ils sont beaucoup plus petits) qu'ils ne l'étaient lorsque vous avez appliqué l'outil de soudage sur une broche et que le reste de l'appareil est à température ambiante.

— Claudio Avi Chami
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En plus de ce qui précède. La maison de montage effectuera / pourra effectuer la soudure et / ou la refusion par étapes. Peut-être que les pièces SM sont refusionnées puis l'utilisation d'un procédé ACE (soudure sélective / localisée) comme dernier procédé thermique. Minimisant ainsi tout choc / contrainte thermique sur les parties les plus sensibles. Le contrôle de la temporisation sur différentes zones (pour les pièces TH) permettra également de gérer toute contrainte thermique.

— Steve

Mais la température de refusion n'est-elle pas supérieure à la température de jonction maximale? Comment survivent-ils à une température supérieure à la température la plus élevée pour laquelle ils sont conçus?

— Rupesh Routray

" Conditions maximales de fonctionnement / stockage " "Conditions maximales"; le composant ne doit ni travailler à cette température, ni survivre pendant des heures. Habituellement, le soudage prend quelques minutes à pleine température, et les fabricants indiquent explicitement une courbe température / temps ("profil de soudure"). Ainsi, ils survivent à cette température car ils ont été conçus pour être soudables .

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— Marcus Müller

Le stress thermique (objet d'un de mes brevets) n'est pas quelque chose qui se produit sur les petites distances des puces informatiques. C'est plutôt la température maximale, comme le souligne Muller ci-dessus, qui fait les dégâts. De plus, la dernière fois que j'ai observé une machine de refusion de soudure pour des composants de trou traversant, elle n'était pas dans un four. Pendant la refusion, le temps de contact thermique a été très bref, juste assez pour que la soudure mouille les fils des composants, et beaucoup plus bref qu'un jambon radio avec un fer à souder peut gérer.

— richard1941

Le TO-92 et les types similaires de boîtiers de transistors traversants ne sont pas sensibles à la température. Ils sont soudés en passant le bas du PCB sur une rivière de soudure fondue qui transfère la chaleur assez rapidement. Les panneaux sont généralement préchauffés un peu, mais seulement à environ 100 ° C.

Voici une vidéo de soudage à la vague. La vapeur que vous voyez sortir de la planche provient principalement du flux.

Certaines pièces ne conviennent tout simplement pas au brasage par refusion en raison du type de plastique utilisé ou d'autres problèmes de matériau. Dans certains cas, ils ont été adaptés en utilisant des plastiques plus chers, dans d'autres cas, il n'y a pas de solution car le plastique fait partie du composant - par exemple, il n'y a pas de condensateurs en polystyrène SMT en raison du faible point de fusion du PS. Il existe des bouchons de film SMT utilisant des diélectriques tels que le PPS (sulfure de polyphénylène) mais ils ne sont pas nécessairement aussi performants (en particulier en ce qui concerne l'absorption diélectrique).

— Spehro Pefhany
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