Comment réduire les vides sous les joints BGA et QFN
Les vides sont des poches de gaz emprisonnées dans le joint qui réduisent la conductivité thermique et la fiabilité. Ce guide montre comment réduire les vides sous BGA et QFN par le choix de la pâte, un profil de préchauffage propre et la refusion sous vide, et comment juger le résultat selon IPC-7095 et IPC-A-610.
Voir le guide soudageComment se forment les vides sous BGA et QFN ?
Les vides sont des bulles de gaz emprisonnées dans la brasure fondue lors de la refusion. La majeure partie du gaz provient du dégazage du flux de la pâte : solvants et activateurs s'évaporent, et sous de grandes surfaces comme les billes BGA ou la plage centrale du QFN, le gaz ne peut pas s'échapper à temps.
La plage thermique centrale des boîtiers QFN et LGA est particulièrement critique. La grande surface continue de brasure agit comme un piège, si bien que les vides y atteignent souvent 40 % ou plus de la surface lorsque le profil et le dépôt de pâte ne sont pas adaptés.
- Le dégazage du flux est la source principale du gaz emprisonné.
- Les grandes surfaces de plage (bille BGA, plage QFN) gênent l'évacuation.
- L'oxydation sur la plage ou la bille freine le mouillage et retient le gaz.
- Un chauffage trop rapide chasse les solvants seulement quand la brasure est liquide.
Comment construire un profil de température propre pour les pâtes sans plomb.
Lire le guideQuel rôle jouent la pâte et le préchauffage ?
La pâte à braser est le premier levier. Les pâtes de type 4 et type 5, à poudre plus fine et à flux spécialement optimisé pour un faible taux de vides, dégazent plus progressivement. Tout aussi importante est une phase de maintien assez longue entre environ 150 et 180 °C pour que les solvants partent avant la fusion.
- Une atmosphère d'azote améliore le mouillage et réduit l'oxydation.
- Une pâte fraîche et bien remuée évite la reprise d'humidité.
- Ne pas dépasser le pic : trop chaud brûle le flux trop tôt.
Quand la refusion sous vide est-elle utile ?
En refusion sous vide, la chambre est brièvement mise sous vide, de quelques millibars jusqu'à environ 100 mbar, pendant que la brasure est liquide. Les bulles de gaz emprisonnées se dilatent et remontent hors du bain avant la solidification. On réduit ainsi le taux de vides de 50 à 80 %, parfois à des valeurs résiduelles inférieures à 2 %.
Le vide est surtout rentable pour les semi-conducteurs de puissance, les grandes plages centrales de QFN et les BGA critiques pour la sécurité, où le seul réglage du profil ne suffit pas à atteindre les limites requises. Le vide est appliqué volontairement à l'état liquide et relâché avant la solidification.
Comment évaluer les vides selon l'IPC ?
L'évaluation se fait par inspection radiographique confrontée aux critères IPC. La norme IPC-7095 décrit le calcul des vides pour les BGA et IPC-A-610 définit les critères d'acceptation. Une limite courante est de 25 % de surface de vide par bille BGA, projetée en vue de dessus.
- Radiographie 2D pour la surface de vide vue de dessus par bille.
- Vérifier la position dans la bille : les vides à l'interface sont plus critiques que les vides centraux.
- Relier les résultats au profil et au lot de pâte, puis les archiver.
Questions fréquentes
À partir de quel taux de vide un joint BGA est-il rejeté ?
La valeur indicative courante selon IPC-7095 et IPC-A-610 est une limite de 25 % de surface de vide projetée par bille. Pour les applications de puissance critiques, de nombreux fabricants conviennent de valeurs plus strictes propres au projet.
Une meilleure pâte suffit-elle à réduire les vides ?
Les pâtes de type 4 ou type 5 optimisées anti-vides aident, mais suffisent rarement seules. Ce n'est qu'associées à un profil de maintien propre et, sur les grandes plages, à la refusion sous vide que l'on atteint des valeurs durablement basses.
De combien la refusion sous vide réduit-elle les vides ?
En pratique, des réductions de 50 à 80 % sont courantes, souvent à des valeurs résiduelles inférieures à 2 %. Le vide est appliqué pendant que la brasure est liquide afin que les bulles remontent avant la solidification.
Comment mesure-t-on les vides ?
La méthode standard est l'inspection radiographique, généralement en 2D vue de dessus. La surface de vide est rapportée à la surface de la bille ou de la plage et évaluée selon l'IPC.
Passer les vides sous la limite IPC en toute sécurité ?
De la pâte à braser optimisée anti-vides aux pochoirs, en passant par les systèmes de refusion et de vide, nous fournissons l'équipement adapté aux BGA et QFN.
Orienté IPC
Évaluation selon IPC-7095 et IPC-A-610.
Savoir-faire sous vide
Profils de refusion et de vide pour de faibles vides.
Bonne pâte
Pâtes à braser type 4 et type 5 optimisées anti-vides.
Conseil expert
Les spécialistes du soudage vous aident à concevoir le procédé.