Tout ce que vous devez savoir sur le soudage des circuits imprimés

Avant tout, la soudure de circuits imprimés est l'une des compétences les plus fondamentales que l'on puisse acquérir en électronique. En réalité, ces deux techniques vont de pair, comme la carotte et le petit pois. Et même s'il est possible d'apprendre et de créer des composants électroniques sans avoir besoin de fer à souder, une telle compétence ouvre de nouvelles perspectives. Dans cet article, nous vous présenterons les bases de la soudure de circuits imprimés : définition, types, procédés, etc. Plongeons-nous dans le vif du sujet…

Qu'est-ce que la soudure de PCB exactement ?

Si vous ne le saviez pas, la soudure est un procédé qui consiste à fusionner deux ou plusieurs éléments par fusion et à y insérer un métal d'apport, la brasure. Pour réaliser la soudure la plus simple, il suffit d'un fer à souder, de la soudure et les pièces à souder. La partie supérieure du fer sert généralement à chauffer la soudure, ce qui lui permet de se répandre sur les pièces. De plus, la soudure adhère à la pointe, facilitant ainsi le transfert de chaleur et l'élévation de la température de la pièce métallique jusqu'à son point de fusion. Cela permet au composant d'adhérer parfaitement au circuit imprimé.

Notez que le métal d'apport a en réalité un point de fusion beaucoup plus bas que le métal adjacent. Contrairement au soudage, le brasage n'implique pas la fusion des pièces.

De plus, lors du brasage, le métal de la pièce ne fond pas, mais c'est le métal d'apport qui fond à très haute température lors de la soudure. Il y a quelques décennies, la quasi-totalité des soudures contenait du plomb, mais les préoccupations environnementales et sanitaires ont dicté l'utilisation d'alliages sans plomb, tant pour la plomberie que pour l'électronique.

Ci-dessous, nous avons répertorié différents types de soudure de PCB, notamment :

• soudage par refusion

C'est la technique la plus courante. Une quantité spécifique de soudure solide est déposée à un endroit précis d'un objet, puis envoyée directement dans un four de refusion.

Par la suite, la chaleur de la refusion permet de liquéfier la soudure, et elle se solidifie une fois sortie du four, ce qui contribue à créer le joint de soudure.

• Vague de soudure

Il s'agit d'un type de brasage sélectif qui consiste à souder des parties spécifiques d'une carte afin de fixer les composants sur ces parties. Ce procédé s'effectue par développement d'une vague de brasure liquide.

Il s'agit d'un processus assez polyvalent puisque les machines de soudage à la vague sont très capables de réaliser des joints faciles comme le glissement d'une carte et de composants via la vague.

• Soudure manuelle

Gardez à l'esprit que la technique de soudure par défaut, tout au long de l'histoire de l'humanité, a été la soudure manuelle. Elle est considérée comme un véritable artisanat, car elle relève à la fois de la science et de l'art.

Le soudage manuel exige une précision et des détails minutieux, car certains joints sont spécifiques et ne peuvent être réalisés par des machines à commande numérique ou par refusion.

L'inconvénient de cette soudure manuelle est le fait qu'il n'y a pas beaucoup de produits qui l'exigent.

De plus, le nombre de personnes qui entrent dans ce domaine est très faible et la difficulté de former une personne jusqu’à ce qu’elle puisse mener à bien le processus de manière intensive est coûteuse.

• Soudure au laser

C'est presque identique au brasage par refusion. En effet, une soudure solide est déposée sur une carte, puis chauffée jusqu'à ce qu'elle commence à couler et complète le joint. Cependant, elle est réalisée à l'aide d'un laser à certains endroits.

C'est la méthode la plus flexible et la plus précise. Les composants à montage sûr et les trous traversants peuvent également être soudés au laser. De plus, ce type de soudure de circuits imprimés présente généralement moins de risques, car il utilise un scalpel plutôt qu'une épée.

Le processus de soudage des circuits imprimés

Nous allons examiner rapidement le procédé de soudage des circuits imprimés. Ce procédé comprend :

• Préparation de la surface

Si vous recherchez une soudure puissante mais à faible résistance, une surface propre est essentielle. Toutes les surfaces à souder doivent être nettoyées correctement. Vous pouvez utiliser des tampons Scotch Brite 3M disponibles en carrosserie.

En effet, ils élimineront rapidement le ternissement de la surface sans endommager le matériau du circuit imprimé sur lequel vous souhaitez travailler. Une fois la carte nettoyée et rendue au cuivre brillant, vous pouvez utiliser un solvant comme l'acétone.

• Placement du composant

Une fois le composant et la carte nettoyés, vous pouvez placer les composants sur la carte. À moins que votre circuit soit simple et ne comporte que peu de composants, vous ne pouvez pas placer tous les composants sur la carte et les souder immédiatement.

Il est fort probable que vous deviez souder certains composants un par un avant de retourner la carte et d'en placer d'autres. En règle générale, il est préférable de commencer par les composants les plus plats et les plus petits, puis de passer aux plus gros composants.

• Application de chaleur

Vous devrez appliquer une très petite quantité de soudure sur la pointe de votre fer, car elle favorisera la conduction de la chaleur vers la carte et le composant. Cependant, ce n'est pas la soudure qui assure la soudure.

Pour chauffer la soudure, vous devrez placer la pointe de votre fer de manière à ce qu'elle repose à la fois sur la patte du composant et sur la carte. Il est crucial de chauffer à la fois la patte et la carte, sinon la soudure s'accumulera facilement et n'adhérera pas à l'objet non chauffé.

De plus, la petite quantité de soudure que vous avez placée sur la pointe avant de commencer à chauffer le joint aidera à établir le contact entre le fil et la carte.

• Application de soudure sur le joint

Immédiatement après le chauffage de la patte du composant et de la pastille de soudure, sachez que vous êtes prêt à payer la soudure. Il vous suffit de placer la pointe du fil de soudure sur la pastille et la patte du composant, et non sur la pointe du fer.

Notez que si tous les éléments sont suffisamment chauds, la soudure s'écoulera librement sur la pastille et la broche. Vous pourrez également observer comment le flux fond et se liquéfie.

Continuez à ajouter de la soudure au joint jusqu'à ce que le tampon soit entièrement recouvert et que la soudure ait formé un petit monticule aux côtés concaves.

Cependant, si la soudure commence à s'agglomérer, vous devrez utiliser beaucoup de soudure ou la pastille placée sur la carte n'est pas aussi chaude que prévu. Enfin, ne déplacez pas la soudure tant que la soudure n'est pas solidifiée.

• Inspection du joint et nettoyage

Une fois le joint créé, l'étape suivante consiste à l'inspecter. Recherchez les joints froids, les chemises avec des coussinets opposés ou un mauvais écoulement. Si le joint est conforme, vous pouvez passer à l'étape suivante.

L'étape suivante consiste à couper le fil avec une petite pince coupante diagonale, en haut du joint de soudure. Une fois tous les joints de soudure terminés, il faut nettoyer l'excédent de flux sur la carte.

De plus, certains flux sont hygroscopiques et peuvent absorber une quantité d'eau telle qu'ils sont très conducteurs. La plupart se nettoient facilement à l'aide d'hydrate de méthyle et d'un chiffon, tandis que d'autres nécessitent un solvant beaucoup plus puissant.

Problèmes courants lors du soudage de circuits imprimés

Certains des problèmes que vous pouvez rencontrer au cours du soudage de circuits imprimés sont :

• Articulation perturbée

Il s'agit d'un problème de mouvement lors de la solidification de la soudure. La surface du joint est alors rugueuse, cristalline ou d'aspect givré. On le confond souvent avec un joint froid, car ils se ressemblent.

• Joint froid

Cela se produit lorsque la soudure ne fond pas complètement. Ce phénomène se caractérise souvent par une surface rugueuse ou grumeleuse. Ces défauts sont peu fiables et la soudure présente des fissures.

• Joint surchauffé

Ici, la soudure ne coule pas bien et ses résidus de flux brûlé rendent la fixation du joint très difficile à réaliser.

• Mouillage insuffisant (tampon)

Ici, les deux joints présentent des signes de mouillage insuffisant de leur plot de soudure. Notez que la soudure mouille bien les broches, mais ne forme pas une liaison idéale avec le plot. Cela peut être dû à un circuit imprimé sale ou à un manque de chauffage du plot et de la broche.

Après avoir listé ces problèmes, vous vous demandez peut-être comment savoir s'il s'agit d'un problème de soudure de PCB. Pour savoir si votre soudure de PCB est problématique, cela dépend du type de problème rencontré.

Par exemple, s'il s'agit d'un pontage de soudure, vous constaterez qu'il n'y a pas assez d'espace entre la couche de masque de soudure et les pastilles. Dans ce cas, les deux joints de soudure restants fondent ensemble, formant une connexion non prévue.

Lorsqu'un fabricant constate ce problème, il peut le réparer en tirant la pointe d'un fer très chaud entre les deux joints fusionnés. Cependant, si la soudure est trop importante, le fabricant peut utiliser une ventouse ou une mèche à souder pour l'éliminer.

Comment éviter et résoudre ces problèmes

Dans les cas où c'est l'acheteur qui remarque l'un des problèmes mentionnés précédemment avec la soudure de son PCB, il lui est conseillé de ne pas paniquer car ils peuvent tous être réparés avec un peu de patience.

Si l'acheteur souhaite faire couler la soudure et que celle-ci ne coule pas dans le bon sens, ce qui entraîne des problèmes, il peut se détendre et laisser refroidir le joint, puis nettoyer et étamer le fer. Tout flux brûlé du joint doit être nettoyé avec précaution.

L'étape suivante consiste à laisser le fer chauffer jusqu'à une température normale. Ensuite, il faut réchauffer le joint et essayer de laisser couler à nouveau la soudure.

Notez que, quel que soit le problème rencontré lors de la soudure de votre circuit imprimé, il peut être résolu. Si, en tant qu'acheteur, vous ne savez pas quoi faire, vous pouvez toujours confier votre circuit imprimé au fabricant pour réparation.

Conseils pour le soudage des circuits imprimés

Lorsque vous vous lancez dans votre aventure de soudage de circuits imprimés, vous devez :

• Évitez de toucher la panne ou l'élément chauffant de votre fer à souder. En effet, l'élément chauffant est toujours chauffé à environ 400 degrés.
• Ne touchez pas le câble principal avec votre panne à souder car la plupart des stations de soudage ont un câble résistant à la chaleur pour une protection et une sécurité supplémentaires.
• Assurez-vous de remettre le fer à souder sur son support habituel. Ne le placez jamais sur votre établi, même à proximité de la zone de travail.
• Essayez de souder dans des endroits bien aérés. En effet, les vapeurs dégagées par la soudure en fusion peuvent être très désagréables. Il est toujours recommandé de placer la tête sur le côté du projet et non au-dessus. Cela permet de gagner du temps.
• Assurez-vous de vous laver les mains après avoir soudé. En effet, la soudure contient du plomb, un métal très toxique. Après avoir manipulé votre soudure, lavez-vous soigneusement les mains immédiatement.
• Ne portez pas de vêtements amples. Ils peuvent facilement vous faire tomber sur votre lieu de travail.

Enfin, avant d'utiliser un poste à souder, il est essentiel d'avoir une trousse de premiers secours à portée de main. Il est également essentiel d'être toujours préparé aux accidents du travail. Soyez attentif à votre environnement et soyez très prudent avec la panne de votre fer à souder.

C'est dans la poche           

Nous avons pu expliquer avec succès en détail ce qu'est le soudage de PCB et même comment le PCB est devenu sous les feux de la rampe, les étapes impliquées dans le soudage de PCB, les problèmes qui peuvent survenir et enfin, des conseils pour le soudage de PCB.

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