L'atmosphère de soudage choisie peut provoquer ou accélérer divers défauts de soudage, mais elle peut aussi les prévenir ou les atténuer. Les systèmes de soudage par convection de la série Vision de Rehm Thermal Systems sont conçus pour fonctionner à l'air ou à l'azote.
Billes de soudure :
Un défaut très courant sur les composants bipolaires (puces) est la formation de billes de soudure, un phénomène appelé perlage. Ce perlage est dû à des grains de soudure de la pâte qui se retrouvent piégés sous le composant et sont éjectés latéralement de l'espace sous la puce lors du refusion. Toutes les pâtes à braser testées ont montré une réduction du perlage après refusion sous azote. Ceci est dû à une fusion plus rapide et plus efficace des grains de soudure individuels au sein d'un volume de soudure uniforme. En l'absence d'oxygène, les films d'oxyde ne peuvent se former à la surface des grains de soudure, ce qui empêcherait la fusion. Cela réduit la probabilité que des grains de soudure individuels se retrouvent piégés sous la puce.
De même
, la réduction des porosités dans les soudures de surface ou les soudures QFN est due à un meilleur mouillage. Les soudures à mouillage rapide permettent une évacuation plus efficace des gaz générés lors du soudage par refusion. Toutefois, ces résultats ne sont pas généralisables à tous les points de soudure.
Granulation :
Les propriétés des fondants sont constamment modifiées et améliorées. Cependant, les propriétés classiques, telles que l'affaissement à chaud et à froid, ne doivent pas être négligées lors de l'élaboration des profils de refusion. Le temps de liquidus et les gradients de montée en température ne sont pas les seuls facteurs déterminants. La miniaturisation accompagne également la granulation de la pâte. Plus les diamètres sont petits, plus ils doivent être « protégés » par le fondant. Si le fondant protecteur disparaît du grain de pâte en raison d'un « suintement » dans la zone de préchauffage (affaissement à chaud), celui-ci s'oxyde et refond, mais ne fusionne plus avec les autres parties de la pâte. La couche d'oxyde est impénétrable et son aspect rappelle celui d'une grappe de raisin. Une atmosphère inerte élargit la plage de paramètres du procédé, mais n'élimine pas complètement l'influence du fondant.
« tête sur l'oreiller » (HiP) :
L'effet « tête sur l'oreiller » est dû à une couche d'oxyde sur la bille BGA qui empêche la fusion des grains de pâte. Généralement, la torsion et la déformation de la BGA et/ou du circuit imprimé entraînent la séparation du dépôt de pâte de la bille BGA. En raison du manque d'activation du flux, une couche d'oxyde se forme sur la bille, l'empêchant ainsi de fusionner avec le dépôt de pâte, même après réimmersion dans la pâte refondue. Le flux étant consommé à ce stade, la couche d'oxyde ne peut plus être réduite et aucune liaison ne se forme. La bille semble donc reposer sur un oreiller (effet HiP) ou sur un coussin (effet « tête sur l'oreiller »). Si l'oxydation est évitée lors de la séparation grâce à une atmosphère inerte (azote ou phase vapeur), le dépôt de pâte et la bille peuvent fusionner. Cependant, une faible activation résiduelle de l'agent de fluxage est nécessaire. Dans ce cas également, une atmosphère inerte protège l'agent de fluxage, car il y a moins d'oxydes à réduire.
Problèmes de mouillage :
De bonnes conditions de mouillage sous azote permettent généralement une meilleure répartition de la soudure et préviennent les défauts de soudure dus à un mouillage insuffisant des surfaces (IPC 610). Bien que ce soit un fait connu, les résultats de soudure escomptés ne sont pas toujours atteints. La soudure de composants est caractérisée, entre autres, par la forme du ménisque formé. Dans ce contexte, une quantité importante de soudure est un gage de qualité. Sous atmosphère d'azote, la hauteur de mouillage mesurée peut être inférieure à celle mesurée à l'air libre. Autrement dit, la zone non mouillée (l'espace) augmente. Ceci s'explique par une meilleure répartition de la soudure sous azote. La soudure devant lutter contre la gravité pour mouiller la broche du composant, la surface du circuit imprimé à mouiller est privilégiée ; de plus, la hauteur de la sphère est plus faible avec une meilleure répartition. Il y a donc moins de soudure disponible pour atteindre la broche du composant.
Déformations/Greffes :
Ces déformations sont dues à des différences de temps de mouillage entre les deux faces d'un composant bipolaire. Si un cordon de soudure fond avant l'autre, les forces de mouillage importantes et la tension superficielle de la brasure fondue redressent le composant. La fusion retardée du second cordon de soudure ne permet alors pas de mouiller la seconde connexion. Sous atmosphère d'azote, on observe généralement davantage de déformations après un brasage par refusion. Ceci s'explique, là encore, par un meilleur mouillage, la différence de temps de mouillage entre les deux connexions étant généralement plus importante. Cependant, même dans le cas des déformations, l'influence d'autres facteurs peut parfois être considérable.
