Four de refusion - CIF FT-03

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électronique, circuits-imprimés

Pour faire fondre la pâte d'étain et souder les composants CMS.

Plateau : 190 x 290 mm.

Température max : 300°.

10 barèmes programmables.

Page fabricant : https://cif.fr/en/lab/assemblage-mounting-assembly-en/model-ft03-ft03-adv-part-number-v900320-v900323-smtix-2-0-so/

Vidéo de présentation : https://www.youtube.com/watch?v=CiHMcsWulcQ

Manuel (en) : https://nuage.apprentilab.cnam.fr/s/NXmzYPZb3d6arH2

  • Pâte de soudure / pâte à braser (solderpaste) : pâte composée de micro-billes à base d'étain et de flux. Le flux nettoie le contact, prévient l'oxydation et facilite l'adhésion de l'étain lors de la fusion. Cette pâte se présente en pot ou en seringue. Doit être stockée au frais (1-5°)
  • CMS : Composants Montés en Surface (SMD : Surface Mount Components). Ce sont des boîtiers (formats) de composants plus petits que les composants dits traversants. Les CMS permettent de gagner de la place, et ne nécessitent pas de perçage.

Les composants CMS permettent un gain de place considérable sur un circuit, mais leurs pastilles sont petites et parfois difficiles à souder à la main avec un fer à souder, ça demande une panne très fine et des gestes précis. Dans le cas de certaines empreintes (par exemple les boîtiers BGA), c'est impossible car les pastille sont sous le composant.

Pour aller plus vite, on utilise la soudure par refusion : on applique une pâte de soudure sur les pastilles, un dépose les composants au bon endroit et on fait cuire la carte dans un four prévu à cet effet. La pâte va alors fondre et souder entre eux pastilles et composants.

Avantages :

  • gain de temps
  • possibilité de souder des composants très petits ou dont les pastilles sont sous le composant (BGA…)

Inconvénients :

  • il faut réaliser un pochoir pour appliquer la pâte, ça fait une étape de fabrication en plus
  • on maîtrise moins ce qui se passe lors de la cuisson, on peut avoir par exemple des petits composants qui se soudent plus vite d'un côté que de l'autre et se décollent
  • la pâte à braser se conserve au frais, sinon le flux vieillit vite et les soudures sont mauvaises (la pâte se lie mal, il peut rester beaucoup de petites billes autour des pastilles…

On ne soude en général qu'une seule face de cette façon, sinon il faudra mettre de la colle sous les composants de la première face car celle-ci se retrouvera à l'envers lors de la cuisson, les composants pourraient alors tomber. C'est quelque chose qu'il faut garder en tête au moment de la conception du circuit, et donc essayer de mettre tous nos composants CMS sur la même face. On soude les autres composants (traversants) après avoir soudé les CMS.

La montée et descente en température doit se faire selon les caractéristiques de notre pâte, afin d'obtenir des soudures de bonnes qualités et de ne pas chauffer trop vite ou trop longtemps les composants qui sont fragiles.

Les phases

  • Phase de préchauffage : le four commence à chauffer vers la température de trempage en attendant la consigne, afin d'éviter les chocs thermiques et de permettre un dégazage des solvants contenus dans la pâte (et ainsi éviter les projections de pâte) 1)
  • Phase de trempage thermique (C1) : homogénéise la température des éléments avant la refusion et active le flux. Dure en génér
  • Phase de refusion (C2) : on va monter un peu au-dessus de la température de fusion de la pâte, juste assez longtemps pour que toutes les micro-billes fondent et se soudent, mais pas trop sous peine d'endommager les composants. En général entre 20 et 40° au-dessus du point de fusion de la pâte, pendant 30-60s
  • Phase de refroidissement (C3) : refroidissement en douceur, il faut éviter les chocs thermiques. On conseille en général de ne pas dépasser -4°/s.

Les types de pâte

Chaque alliage comprend une base d'étain, et un ou deux autres métaux pour abaisser la température de fusion et améliorer les propriétés mécaniques ou chimiques :

  • 138° : pâte sans plomb au Bismuth → Sn42 Bi58. Plus facile à souder à l'air chaud en raison du point de fusion bas.
  • 183° : pâte au plomb → Sn63 Pb37. Standard, bonnes propriétés mais toxique.
  • 218° : pâte sans plomb argent cuivre → Sn96.5 Ag3 Cu0.5 (SAC305). Pâte sans plomb assez répandue

Barèmes

Le four dispose de 10 barèmes programmables, on peut agir sur les temps et sur les températures des phases de préchauffage et de refusion, ainsi que sur des paramètres communs : température d'attente et temps de refroidissement.

Barème générique conseillé par le fabricant, enregistré en P1 (trop chaud pour notre pâte 138°), avec en italique le nom des paramètres à régler dans le four :

  • Température d'attente/préchauffage (Waiting temperature) : 110°C
  • Trempage, nommé Préchauffage dans le four (Preheating temperature) 155°C - (Preheating time) 1,20 mn
  • Température de refusion (Reflow temperature) 234°C - Temps de refusion (Reflow time) 1,10 mn
  • Temps de refroidissement (Cooling time) 3,00 mn

Barème pour de la pâte au plomb (183°) 2) :

  • Préchauffage : 150°
  • Trempage : de 150 à 165° - 1,20 min
  • Refusion : 225-235° - 20s

Barème pour de la pâte sans plomb haute température (218°) 3) :

  • Préchauffage : 150°
  • Trempage : de 150 à 180° en 1,20min
  • Refusion : 245-255° - 15s

Barème pour de la pâte sans plomb basse température (138°) 4) :

  • Préchauffage : 110°
  • Trempage : de 80 à 130° en 1 à 2m
  • Refusion : 180° - 40-80s

On ne soude en général qu'une seule face de cette manière, celle avec les composants CMS.

Sortir la pâte du frigo en avance pour qu'elle soit à température ambiante.

Nettoyer le circuit avec une lingette à l'alcool.

Fixer le circuit sur un support et l'entourer de plaques au même niveau afin de positionner le pochoir (stencil) par dessus en le gardant le plus plat possible, et en alignant bien les trous avec les empreintes. Fixer le pochoir avec du scotch.

Mettre des gants. Appliquer la pâte à souder (en seringue) sur le pochoir à l'aide d'une raclette. Il faut bien maintenir le pochoir pour qu'il ne se décolle pas, la pâte risquerait de baver dessous. Il faut une couche régulière sur toutes les pastilles à souder, et il ne faut pas que la pâte déborde trop, ça risque de laisser des petites billes d'étain hors des pastilles. Remettre la pâte au frais quand on ne s'en sert plus.

Enlever le pochoir et placer délicatement les composants CMS à souder avec une petite pince brucelles (se référer au circuit, notamment les couches Silkscreen ou Fab dans lesquelles on trouve les valeurs et références des composants). Attention au sens, notamment pour les condensateurs polarisés ou les diodes, et surtout pour les circuit intégrés (ils ont une petite pastille pour ne pas se tromper). Pour les autres composants non polarisés, essayer de dans le même sens afin que leurs valeurs soient lisibles sans avoir à retourner la carte.

Vérifier le circuit au microscope.

Placer la carte sur le plateau du four.

Allumer celui-ci avec le gros interrupteur.

Il va chauffer jusqu'à atteindre sa température de préchauffage (normalement 110°), il va alors bipper et indiquer un état “Ready” ainsi que le numéro de programme.

Changer de programme : naviguer avec les flèches (boutons A et B) jusqu'à la page des programme, utiliser C pour changer de programme.

Retourner dans la page “Ready” (avec les touches A et B), et faire C pour lancer la cuisson.

Surveiller la cuisson, ne pas aller faire un tour, il y a risque de départ de feu !

Quand c'est fini, bien attendre que ça refroidisse, laisser le four se ventiler puis l'éteindre et attendre quelques minutes avant d'ouvrir.

Utiliser des gants pour ne pas se brûler en retirant la carte.

Vérifier la qualité des soudures (à la loupe ou au microscope…).

Appuyer simultanément sur A et B.

On entre dans le menu de programmation. Le menu Cycle permet de modifier les barèmes.

Pour changer le barème : modifier P0 en appuyant sur C.

Pour changer un temps ou une température : naviguer dessus avec les flèches A et B, appuyer sur C pour modifier, A et B pour changer la valeur, C pour sauver.

Sortir du menu : avec A et B on revient au menu “Cycle”. Pour sortir complètement du menu programmation, il faut naviguer (A et B) jusqu'au menu Exit et faire C

C'est pas évident, en cas de doute consulter le manuel.


  • fab/outils/four_de_refusion.txt
  • Dernière modification: 2022/05/10 15:18
  • de ApprentiLab CNAM