Souvent j’entends parler de soudures mal faite. Alors un petit mot sur comment souder …

bon les bases

La soudure que l’on réalise en électronique consiste à faire fondre un mélange étain plomb pour fixer les pattes des circuits intégrés sur les pastilles de cuivre de la plaque. le cuivre s’oxyde comme tous les métaux pour le désoxyder : utiliser le fil de soudure qui contient une âme décapante si l’oxydation est faible. ou sinon utiliser un flux décapant (ou eau de soudage disponible dans les bricolage rayon plomberie)

Les outils

*  Un fer à souder pas trop puissant (30W suffit en général) et si possible avec une panne assez fine et longue durée. Etamer la panne avant de commencer à utiliser le fer
* une éponge légèrement humide ou un chiffon en coton pour nettoyer la panne régulièrement.
* de l’étain pour souder (le plus fin est pour les soudures de petite dimensions)
* du flux si le cuivre est très oxydé
* Une pompe à dessouder ou de la tresse à dessouder (pour que la tresse soit efficace on peut “l’humidifier” avec un peu de flux décapant)

La méthode

*  Mettre un peu d’étain sur le fer,
* Etammer le fil si il n’est pas étamé. De même pour la pastille. Etammer signifie mettre un tout petit peu d’étain en surface du cuivre pour le décaper d’une part et augmenter la conduction thermique d’autre part (donc la liaison se fera mieux). Si le cuivre est brillant (peu oxydé) alors l’étamage n’est pas obligatoire. Les fils multibrins étamés se comportent comme un monobrin et sont donc plus simple à passer dans un trou.
* mettre le fil au travers de la pastille (ou en contact stable sinon il vous faudra 3 mains)
* mettre le fer en contact avec les parties étamées (attendre une demi seconde au moins, ce n’est pas une course) et mettre une pointe de soudure pour obtenir une belle montagne.

Marche pas ?

*  La soudure doit être brillante. Si elle est terne cela signifie que l’étain n’est pas propre. Le virer et recommencer. (virer à la pompe ou à la tresse l’étain avant de recommencer)
* ca fait une boule ? c’est que la pastille à pas fait corps avec l’étain. Il faut décaper/étamer la pastille et recommencer. (virer à la pompe ou à la tresse l’étain avant de recommencer)
* Ca fait un volcan et le fil se détache ? C’est que le fil n’a pas fait corps avec l’étain. Il faut étamer/décaper le fil et recommencer (virer à la pompe ou à la tresse l’étain avant de recommencer)
* C’est juste collé ? lorsque le fil est juste à la surface de l’étain et qu’il n’est pas entouré d’étain c’est un collage. Ca va pas résister à la traction et ca risque de vraiment mal vieillir. C’est pratique pour coller un fil le temps d’un test puisque pour le déssouder il suffit souvent de tirer un peu 🙂 … Etamer le fil sur tout le tour avant de le souder.

Soudure CMS

on a fait du CMS (presque toutes les cartes) cette année :

Voici les outils utilisés : Fer à souder 30W panne de 0.8mm pince brucelle inversée (assez essentielle) avec un bout très fin (les magasins de bricolage en vendent en général avec une pointe ronde de 3 mm de diamètre. La mienne est effilée (ca pique ) fil de soudure 0.5 mm (très fin : le plus fin c’est le mieux) Tresse à déssouder.

Y’a diverses dimensions pour le CMS. Nous utilisions 0805 pour les capas et résistances, du SOT-23 du SOIC SOIC-W du SOD80C pour les diodes signal

Voici les méthodes utilisés. Pour les composants à 2 soudures : (R, C, D)

* Poser le fer sur un des points de contact de la plaque. Déposer l’étain sur ce point. Ne pas en mettre trop : une petite bosse suffit.(3/10 eme de mm environ de haut).
* Prendre le composant avec la brucelle inversée en appuyant sur la pince pour ouvrir et en relachant la pince pour tenir. Le composant est alors tenu. Il est préférable de poser le composant sur une surface lisse pour que la pince ne dépasse pas. Ensuite, sans être obligé de serrer la pince, on peut placer facilement le composant Mais avant …
* Rechauffer l’étain sur le contact de la plaque pour qu’il fonde bien. Comme y’a pas de composant, c’est pas grave de bien chauffer. Approcher le composant et le positionner sur la plaque à son emplacement définitif. (on dispose allégrement de 2-3 secondes). Ensuite retirer le fer. Attendre quelques secondes que l’étain se solidifie.
* Si le composant est mal placé, rechauffer rapidement et bouger le composant. Il s’agit ici de collage plus que d’une vrai soudure.
* Une fois le composant bien placé, souder l’autre côté (tourner la plaque) en chauffant avec le fer simultanément la plaque, le composant et en placant la soudure en contact avec la plaque et le composant. Et bien sûr le fer en même temps.
* Enfin, pour assurer une bonne soudure, reprendre la première soudure en ajoutant un peu de soudure pour obtenir une vrai soudure et pas un collage.

Pour un composants à plus que 2 pattes, c’est le même principe, choisir en premier point de collage un des angles. Ensuite souder pattes à pattes (ici le fil de soudure fin est important car il évite de faire des gros pâtés).

Pour finir, si le composant est soudé avec trop de soudure, appliquer la tresse sur la patte qui est trop chargée, chauffer la tresse jusqu’à que la soudure dessous fonde et remonte par capilarité. (si la tresse est difficile (oxydée) tremper l’extrémité de la tresse dans du décapant pour cuivre disponible au rayon plomberie (1/2 mm de tremper suffit en général pour relancer la tresse toute entière puisque le flux chauffé remonte dans la tresse au fur et à mesure.

Enfin pour le fer à souder, il doit être brillant pour bien souder. pour cela diverses méthodes :

* l’éponge humide (ou papier absorbant humide) permet de supprimer l’oxydation mais refroidit la panne (pas trop et pour le CMS c’est pas grave en fait).
* le chiffon en coton (jeans par exemple)
* la paille de fer (jamais essayé)
* plonger la pointe du fer dans le flux pour décaper la partie en contact avec les composants (ca fume)…

Soudure, suite

Ce qu’il faut, pour éviter une oxydation rapide de l’étain, c’est adapter la température. Mais si tu cherches à faire en sorte que ce soit le composant et la pastille uniquement qui atteignent la bonne température pour faire fondre l’étain, t’as tout faux. La soudure est plus longue à faire, le stress sur les composants est plus élevé, et on obtient une fusion en limite de température, ce qui fragilise le brasage. On a alors toute les chance de faire un collage, ou d’avoir une soudure comme il m’arrive d’en constater: ternes, visiblement chauffée suffisamment longtemps pour que le flux brûle, et qui n’est pas lisse et compacte, mais au contraire filée (petite pointe d’étain torturée). Il est important d’avoir un fer étamé, et à une température adaptée:

* 300 à 350 degrés pour le petit CMS
* 350 pour des soudures de composants moyens
* 400 et plus pour les soudures sur plans de masse, les gros connecteurs.

La taille de la panne doit également être adaptée, plus la panne est grosse, plus on chauffe. C’est parfait pour la plomberie, moins pour le CMS.

Méthode:

On applique le fer sur la piste et le composant On amorce la soudure sur le fer à l’endroit du contact, la soudure, qui va fondre vite et se coller par capilarité, va améliorer le transfert thermique entre le fer, la piste et le composant. Localement, la montée en température est plus rapide. Dans le même mouvement, on glisse la soudure à l’opposé du fer, pour compléter. L’opération a duré 2 secondes, pas plus, on retire fer et soudure, on attend la solidification, on peut lacher, arreter de se bruler, allez prendre un café, dormir un peu…

Les composants ont chauffé plus fort et plus vite localement, mais globalement, le fait que ce soit plus rapide fait que l’energie est plus faible -> moins de stress. Le flux a nettoyé la piste et n’a pas brulé sauvagemment. Bref tout est pour le mieux dans le meilleur des mondes.

Un peu plus barbare

uranx : Si je peux me permettre de proposer une autre méthode qui peut paraitre un poil plus sauvage mais qui marche vraiment bien pour les boitiers style TQFP ou autre du même genre. Je commence par un coup de tresse à déssouder avec un peu d’étain sur tout les contacts où sera souder le CI pour étamer les pads sans faire de sur-épaisseur, ensuite je place mon CI avec une brucelle (inversée ou non, j’préfére non inversée, histoire de gout et d’habitude..), je pointe une patte dans un coin grossiérement en appuyant bien le CI pour qu’il soit plaqué sur le PCB, je fais le coin opposé pour que le CI soit bien immobilisé, et ensuite (voila le coté sauvage de la méthode) je soude toutes les pattes par rangée (ca fait plein de court circuit), je laisse refroidir et je ressors la tresse à dessouder que je passe avec la panne du fer (qui n’a pas besoin d’être à pointe fine) sur les pattes, la tresse aspirera l’exédent de soudure et laissera la soudure entre les pattes et les pads associés. J’ai utilisé cette méthode en dépannage de cartes pour changer des µC en boitier TQFP 80 pattes avec succès à chaque fois.

Comment déssouder un composant CMS ?

Bon y’a plusieurs méthodes en fonctions des composants… Prennons un composant à 2 pattes… On peut créer une légère tension en tirant à la pince à épiler sur le composant puis en chauffant les deux côtés alternativements. avec plus de pattes : méthode propre : ajouter plein de soudure pour que le fer soit capable de chauffer toutes les pattes d’un côté simultanément puis passer une lame (cutter) entre la plaque et le composant (au mieux du faisable). Ensuite quand la soudure est en fusion, toutes les pattes sont libérées en même temps et les pattes de l’autre côté se plient. On passera ensuite à l’autre côté de la même façon en fondant toutes les soudures en même temps. Pour finir, on retirera tout l’étain à l’aide de tresse à déssouder. méthode moins propre : (ca déssoude pas que ce composant) placer la plaque a plat et chauffer au fer à décaper. Si les composants sont en dessous, ils finiront par tomber, sinon les retirer à la pince fine.

Soudure CMS

Hum ya une chose que vous avez pas précisé ou que je n’ai pas vu sans doute, c’est la soudure a la vague !

Util et largement utilisé en labo ! Il suffit de se munir de flux et d’un fer a panne creuse. On passe une dose de flux ( pate permettant d’éviter les court jus entre deux pates ) , on remplis la panne creuse d’étain et on passe une fois sur toutes pins du composant en la fesant glisser sur le composant et hop c’est fait !

Simple, efficace et a 99% nikel ! Pour ce qui concerne les soudure CMS genre capa ou resistance, il est bien de se munir d’un fer ayant la forme d’une pince ( genre weller ) et permet de saisir le composant mais aussi de le souder sur les footprint déjà étamés.

Après le must reste encore le masque de pâte a braser et un bon four

Soudure CMS avec fer à souder à air chaud

Une autre solution existe pour souder les composants CMS. Plus propre que le fer à soude et moins onéreuse que le four. Le fer à souder à air chaud, quand les composants sont très petits, les tailles des pannes ne sont plus adaptées à la soudure au fer traditionnel. Le fer à souder à air chaud est un tube avec des buses interchangeables (suivant la taille du composant), un compresseur et un systeme de chauffage. La température est réglable entre 100°C et 400°C.

Principe de soudure: On colle le composant CMS sur la plaque par un point de colle forte (optionel mais conseillé). On applique de la pâte à brâser sur les pattes à souder. On attend que l’air soit à température de soudure et on envoie le flux d’air sur la pâte, en quelque seconde, elle devient brillante et se colle entre la patte et la pastille. Ne pas trop chauffer le composant(utiliser la buse adaptée). Les soudures sont nickel et la pâte à brâser possède du flux qui l’empèche de former des court-cricuits entre pattes. Vérifier quand même qu’il n’y a aucune bavure.

Source: planete-sciences.org | CC