Critères de soudure de condensateur électrolytique SMT et enquête sur l'intégrité

Feb 18, 2024

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Les condensateurs électrolytiques CMS sont une technologie de composants largement utilisée dans les conceptions de produits avioniques IPC classe 3. La configuration du corps des condensateurs électrolytiques CMS conduit à des joints de soudure qui ne sont que partiellement visibles à des fins d'inspection optique. La figure 1 illustre la vue optique obscurcie du fil du condensateur en raison de la configuration construction du corps/fil. Le fil du condensateur sort par le bas du composant et forme un « L » dans le plan horizontal pour fournir une surface pour la formation d'un joint de soudure pour montage en surface.

Figure 1: Condensateur électrolytique SMT typique. (Photo gracieuseté de Panasonic)

Figure 2:Critères de fabrication des joints de soudure : aile de mouette (en haut) et fil de cosse (en bas) selon la spécification IPC-JSTD-001.

Un débat/discussion important sur la question de savoir si cette configuration de fil relève des critères d'acceptation d'une aile de mouette ou d'un joint de soudure optique en plomb de cosse (Figure 2) a eu lieu. Deux questions clés soulevées lors des discussions internes sur ce sujet étaient :

L'ensemble de la discussion sur la fabrication des joints de soudure serait un point discutable s'il était possible d'imprimer un volume suffisant de pâte à souder pour garantir la création d'un talon de joint de soudure et de congés latéraux acceptables. Cette approche n'est pas une option viable car cette grande quantité de volume de soudure entraînerait des pontages de joints de soudure et des défauts de placement des condensateurs.

Les préoccupations concernant les condensateurs électrolytiques SMT ne se limitaient pas à Rockwell Collins. Le comité de la norme nationale IPC-JSTD-001 a formé un groupe de travail pour étudier et créer des critères d'acceptation des joints de soudure pour les condensateurs électrolytiques CMS. Le groupe de travail JSTD-001 était composé de producteurs d'assemblages électroniques avioniques/commerciaux et de fournisseurs de composants. Le groupe de travail a créé une proposition d'ensemble de critères de qualité des joints de soudure pour les condensateurs électrolytiques CMS (Figure 3). Rockwell Collins était globalement d'accord avec les critères de fabrication proposés, à l'exception de la hauteur minimale du filet de talon (G (épaisseur de soudure sous le fil du composant) + T (épaisseur du fil du composant)), que les discussions internes avaient soulignée comme un attribut du joint de soudure qui nécessitait une enquête plus approfondie. La note 3 dans le tableau ci-dessous correspond uniquement à l'épaisseur de la soudure sous le fil du composant.

Le condensateur électrolytique SMT est un composant standard largement utilisé sur divers produits avioniques depuis plusieurs années. Par conséquent, toute inquiétude quant à savoir si les condensateurs répondaient aux critères de qualité des joints de soudure de Rockwell Collins après des années de production était davantage le cas d'un auditeur de nouveau produit soulevant la question plutôt que d'un changement de processus de refusion de soudure. Deux années de données sur les défauts des condensateurs électrolytiques SMT ont été tracées pour identifier tout type d'influences liées aux changements de processus/produit/personnes (Figure 4). Puisqu'aucun changement dans le processus de brasage par refusion ou dans la configuration des composants n'a été documenté, la variation des défauts illustrée dans la figure 4 est le résultat d'une inspection visuelle subjective et incohérente des critères de fabrication des joints de soudure (c'est-à-dire la hauteur de soudure exprimée en pourcentage de l'épaisseur du plomb (T ) – un filet côté soudure hauteur 1/4T ou 1/2T ou 1T ?). Un examen des données de défaillance sur le terrain du produit pour le condensateur électrolytique SMT n'a révélé aucun défaut signalé sur 10 000 opportunités sur une période de 8 ans.

Figure 3:IPC JSTD 001, première ébauche des critères de fabrication proposés pour les condensateurs électrolytiques SMT (Crédit : Jim Dagget, Raytheon et IPC JSTD-001 SMT Electrolytic Capacitor Working Group).

En collaboration avec les efforts du groupe de travail IPC-JSTD-001 visant à créer des critères d'acceptation des joints de soudure pour les condensateurs électrolytiques SMT. Rockwell Collins a lancé une enquête pour déterminer les attributs critiques des joints de soudure à l'aide d'un conditionnement par cycle thermique et d'essais de cisaillement. Les résultats des tests seraient utilisés pour créer un ensemble recommandé de critères d'acceptation des joints de soudure en vue de leur inclusion proposée dans les normes de fabrication Rockwell Collins et de leur examen par le groupe de travail IPC-JSTD-001.