La nouvelle version de FloTHERM.PCB s’attaque aux problèmes de fabrication liés au sans-plomb


La nouvelle version de FloTHERM.PCB simule le procédé de soudure par refusion et prévoit les températures en tout point de la carte pendant son passage dans le four

July 2006

Flomerics annonce la nouvelle version du logiciel de simulation thermique pour la conception de cartes électroniques, FloTHERM.PCB. Elle permettra de résoudre les problèmes thermiques de soudure par refusion (reflow) associés à la soudure sans plomb.

La grande difficulté dans la fabrication de cartes sans plomb est d'arriver à réduire le plus possible les variations de température sur la carte pendant le passage dans le four afin de pouvoir atteindre les hautes températures exigées par les soudures sans plomb sans endommager les composants sensibles.

La nouvelle version de FloTHERM.PCB permet de simuler la montée en température et calculera l'échauffement en tout point de la carte pendant tout le processus. Il est possible d'optimiser le réglage du four et les positions des thermocouples avant une quelconque série de mesures. Par ailleurs, les ingénieurs peuvent étudier les effets de l'implantation des composants sur le procédé de soudure des composants sur la carte.

Alors que la carte va être chauffée puis refroidie lors du passage dans le four, le composant le plus froid doit être assez chaud pour que la soudure se fasse tandis que les composants les plus chauds ne doivent pas dépasser la température maximum acceptable sans risque de dommage irréversible.

La soudure sans plomb nécessite une température de fusion plus haute tandis que la température maximale à laquelle les composants peuvent être exposés sans dommage reste identique. Cela signifie que la différence de température entre la partie la plus chaude et la partie la plus froide de la carte, doit être plus petite que pour une soudure classique.

Le gradient de température observé résulte du fait que tous les composants ne se réchauffent pas à la même vitesse. En effet, les petits composants se réchauffent plus rapidement que les grands, les composants proches d'autres composants se réchauffent plus lentement que ceux qui sont éloignés. Les composants situés près des bords et des coins se réchauffent rapidement.

Les différents types de boîtiers ont des inerties thermiques différentes. La vitesse du tapis sur lequel sont posées les cartes affecte aussi leur vitesse de montée en température. Les températures maximales de boîtiers définies par la norme IPC J-STD-020 vont de 245°C à 260°C alors que la soudure en alliage SnAgCu est liquide à seulement 235°C. Le gradient de température doit donc être maintenu à environ 10°C.

Avec FloTHERM.PCB, les électroniciens peuvent donc évaluer les gradients thermiques selon la disposition des composants, et adapter leur implantation, tôt dans le processus de conception quand les changements peuvent être effectués à moindre coût.

De leur côté, les ingénieurs chargés de la fabrication peuvent optimiser les réglages du four, comme la vitesse de déplacement du tapis et la température par zone, afin d'éviter plusieurs tests de calibration du four sur des cartes réelles. Les points les plus chauds et les plus froids de la carte vont être identifiés sans recourir à une carte prototype, et les thermocouples pourront alors être placés aux endroits appropriés pour suivre le procédé de refusion.

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