Le soudage CMS désigne le procédé de soudage de composants électroniques montés en surface sur des circuits imprimés. La taille croissante des appareils électroniques et des circuits imprimés a entraîné l'utilisation de Composants SMD La conception de circuits imprimés a connu une croissance fulgurante. La taille réduite des composants CMS permet une densité de composants bien plus importante sur les circuits imprimés et la miniaturisation de l'électronique moderne. Cependant, leur faible encombrement engendre des défis uniques en matière d'assemblage et de soudure. Dans ce guide, nous vous présenterons les principaux outils et matériaux, la procédure étape par étape pour souder correctement les composants CMS et maîtriser la reprise de soudure CMS.
Les Essentiels Outils de soudage CMS & Matériaux
La soudure de composants montés en surface nécessite des outils spécialisés pour manipuler de minuscules composants et réaliser des soudures de précision. Voici quelques éléments essentiels :
Fer à souder – Un fer à souder à pointe fine d'une puissance de 15 à 30 W est idéal pour les travaux CMS. Des pointes de 0.5 mm seulement peuvent être utilisées. Le contrôle de la température permet d'éviter la surchauffe.
Pistolet à souder à air chaud – Utilisez de l’air chaud pour faire fondre la soudure ou la pâte à souder, équipé de différentes pointes de pistolet.
Flux – Généralement une solution de colophane ou une pâte de flux. Les applicateurs de type stylo ou aiguille permettent un meilleur contrôle de la quantité utilisée.
Agent de nettoyage – Un nettoyant pour PCB ou de l’alcool isopropylique, généralement associé à une brosse ou à des cotons-tiges, est utilisé pour éliminer le flux résiduel.
Pâte à braser – La pâte à braser est composée d'un mélange d'alliage de soudure en poudre et de crème de flux. Elle permet une application précise de la soudure sur les pastilles CMS avant la mise en place des composants.
Microscope – Un microscope stéréoscopique ou une loupe sont indispensables pour inspecter les petites soudures et le positionnement des composants. Un microscope avec un grossissement de 20x à 40x est généralement utilisé.
Brucelles – Les brucelles à pointe fine permettent une manipulation et un placement précis des composants CMS de taille 0201 ou 01005 (0.25 mm x 0.125 mm). Il est préférable d'utiliser des brucelles antistatiques.
Outils de soudage mains libres – Les outils mains libres avec lentilles grossissantes permettent de positionner les circuits imprimés en mains libres sous un microscope pendant le soudage.
Pochoirs – Pochoirs PCB Il s'agit de fines feuilles de métal découpées au laser, dont les ouvertures correspondent à la disposition des pastilles de soudure du circuit imprimé. Pour appliquer la pâte à braser, le pochoir est aligné sur le circuit imprimé et la pâte est sérigraphiée sur les pastilles à travers les ouvertures du pochoir. L'utilisation d'un pochoir permet une application précise et efficace de la pâte à braser avant le placement des composants CMS.
Gabarits – Les gabarits aident à positionner les cartes à un angle qui améliore la visibilité et l’accès aux joints de soudure sous les composants pendant la soudure manuelle.
Outils d’aspiration de soudure/de dessoudage – Des outils d’aspiration spécialisés sont utilisés pour retirer ou retravailler les joints de soudure et dessouder les composants pour les travaux de réparation.
Comment souder des CMS : un guide professionnel étape par étape
Préparez le circuit imprimé en le nettoyant soigneusement pour éliminer les éventuels débris et oxydations. Vous pouvez ensuite commencer la soudure CMS avec un fer à souder ou un pistolet à air chaud.
Soudure CMS avec fer à souder
Étape 1 : Application du flux
Utilisez un stylo à flux pour recouvrir uniformément toutes les pastilles CMS de flux. Pour les circuits intégrés en céramique sans plomb, étamez les pastilles avec de la soudure (travaillez rapidement à température modérée pour éviter une fusion excessive).
Étape 2: placement des composants
Utilisez une pince antistatique pour placer précisément la puce sur le PCB tamponsVérifiez soigneusement que chaque borne est alignée avec son plot respectif.
Étape 3 : Soudure par points d'angle
Appliquez un peu de soudure sur la panne du fer à souder pour souder les coins diagonaux de la puce et la maintenir en place. Vérifiez l'alignement avant l'étape suivante.
Étape 4 : Réapplication du flux
Utilisez à nouveau le stylo à flux pour appliquer une nouvelle couche de flux sur les broches et les pastilles, assurant ainsi un flux de soudure régulier et empêchant l'oxydation.
Step 5: Soudure par glissement avec un Mini Wave Tip
Utilisez une panne mini-onde pour faire glisser la soudure, dotée d'un réservoir à sa tête. Remplissez d'abord le réservoir de soudure fondue. Touchez délicatement les extrémités des broches et des pastilles QFP avec la panne. Soulevez légèrement la panne d'environ 0.5 mm pour permettre à la soudure fondue de s'écouler du réservoir vers la zone des pastilles et des broches, formant ainsi un joint de soudure. Lors de cette étape, soyez attentif à la gestuelle. L'axe de la panne du fer à souder doit former un angle de 30° à 45° avec le bord à souder. Ne faites pas glisser la soudure trop vite et contrôlez-la pour qu'elle passe par un point de soudure en environ 1 seconde.
Étape 6 : Inspection finale et nettoyage
Une fois la soudure terminée, inspectez soigneusement chaque joint au microscope afin de détecter tout court-circuit ou défaut de soudure nécessitant une reprise. En cas de court-circuit, appliquez du flux et réessayez (maximum 2 tentatives par zone). Si la soudure n'est pas correctement effectuée une fois, attendez qu'elle refroidisse avant de la ressouder (≤ 3 reprises au total). En l'absence de défaut, effectuez une soudure propre.
Soudure CMS avec Populaire Air Svieillir Gun
Étape 1 : Inspection avant soudure
Vérifiez que les plots de soudure du circuit imprimé sont bien en place. Si la quantité de soudure est insuffisante, appliquez-en une petite quantité sur les plots à l'aide d'un fer à souder. S'il n'y a pas de plot de soudure, appliquez de la pâte à souder sur les plots à l'aide du pochoir.
Étape 2 : Application du flux
Appliquez du flux sur les broches des composants et sur les tampons pour améliorer le mouillage adéquat pendant le processus de refusion.
Étape 3 : Placement des composants
Utilisez une pince pour positionner précisément le composant CMS sur les pastilles du circuit imprimé. Assurez-vous que les broches sont bien alignées avec les pastilles.
Étape 4 : Préchauffage
Avant de souder, utilisez un pistolet à air chaud pour préchauffer doucement la zone autour du composant. Cela évite les chocs thermiques et assure une chauffe uniforme.
Étape 5 : Refoulement Processus de soudure
Appliquez de l'air chaud uniformément sur le composant jusqu'à ce que la soudure fonde et refusionne. Pour les petits composants CMS, la tension superficielle favorise l'auto-alignement du composant. Lors de la manipulation de composants QFP, veillez à l'alignement des broches pendant la chauffe. Il est recommandé de souder d'abord une rangée de broches, de vérifier l'alignement, puis de souder les autres rangées.
Étape 6 : L'inspection finale & Nettoyage
Une fois la soudure terminée, vérifiez l'absence de défauts potentiels. Nettoyez le circuit imprimé avec de l'alcool isopropylique et une brosse ou des cotons-tiges pour éliminer tout résidu de flux.
Conseils à suivre pendant le processus de soudure
- Utilisez la température de fer à souder efficace la plus basse pour éviter d'endommager les composants sensibles.
- Gardez la pointe de soudure propre entre les joints pour assurer un transfert de chaleur optimal vers le joint.
- Appliquez juste assez de soudure pour former un cordon correct sur chaque joint. Une soudure insuffisante ou excessive peut entraîner des connexions peu fiables.
- Surveillez le flux de soudure et le mouillage et réappliquez du flux ou des tampons pré-étamés si nécessaire.
- Évitez de toucher ou de cogner le PCB jusqu'à ce que tous les joints de soudure aient refroidi et durci.
- Inspectez visuellement les composants situés sous les composants tels que les BGA et les QFN si possible.
- Prenez ESD mesures de prévention comme les bracelets et les tapis de mise à la terre.
- Travaillez systématiquement du centre vers l'extérieur ou des petits composants vers les plus grands.
- Gardez les pads au frais en évitant de les chauffer de manière prolongée au même endroit pour éviter de les soulever ou d'endommager le PCB.
Comment effectuer une retouche de soudure CMS ?
La reprise de la soudure des dispositifs montés en surface est un processus délicat mais une compétence essentielle pour Réparation de PCB et modification. Bien qu'une grande prudence soit de mise, il est possible de dessouder et de remplacer des composants CMS sans endommager la carte. Nous vous expliquerons ensuite comment effectuer des retouches de soudure CMS à l'aide d'un pistolet à air chaud et d'un fer à souder.
Dessouder avec un svieillir Iron
Appliquez le flux sur les broches des composants et sélectionnez une panne de fer à souder adaptée à une température de 200 à 400 °C. Chauffez les broches pour faire fondre la soudure et retirez les composants à l'aide d'une pince. L'opération varie légèrement selon le type de composant. Voici les détails.
Composants CMS à deux bornes Commencez par appliquer de la soudure à une extrémité et chauffez-la avec le fer à souder. Pendant que la soudure fond, chauffez rapidement l'autre extrémité. Une fois les deux extrémités fondues, retirez le composant à l'aide d'une pince à épiler. Vous pouvez utiliser deux fers à souder pour chauffer les deux extrémités simultanément.
Circuits intégrés à boîtier double en ligne (DIP) – Appliquez du flux sur les broches, puis déposez la soudure le long d'une rangée. Déplacez le fer à souder le long de la rangée de broches pour faire fondre la soudure. Insérez une pince entre le circuit intégré et les pastilles côté fondu et soulevez pour séparer les broches. Retirez l'excédent de soudure avec un fer à souder ou une mèche à souder. Répétez l'opération de l'autre côté pour retirer complètement le composant.
Circuits intégrés à boîtier plat quadruple (QFP) – Appliquez du flux sur les broches et la mèche à souder. Placez la mèche à souder sur la rangée de broches et chauffez avec un fer à souder. Insérez une fine cale en acier non mouillable entre les broches et les pastilles pour les soulever. Répétez l'opération pour tous les côtés jusqu'à ce que la puce soit retirée.
Dessouder avec a Hot Air Gun
Appliquez du flux sur les broches des composants et maintenez-les avec une pince. Préchauffez les composants autour avec un pistolet à air chaud, puis soufflez dessus. Ne restez pas immobile et déplacez rapidement la tête du pistolet pour chauffer chaque broche. Une fois la soudure des broches fondue, retirez les composants avec une pince. Enfin, nettoyez les pastilles avant de les ressouder.
Ce que vous devez garder à l'esprit :
-Effectuer le préchauffage global, généralement pendant 30 secondes.
-Choisir l'embout du pistolet en fonction de la forme du composant, en utilisant en général un embout tubulaire.
-Gardez la pointe du pistolet perpendiculaire au circuit imprimé autant que possible et à environ 10 mm de celui-ci.
-En général, réglez la vitesse du vent sur 1 à 3 niveaux et le chauffage sur 5 niveaux.
Réflexions finales
Souder des CMS peut sembler intimidant au début, car il faut travailler avec des composants et des joints extrêmement petits. Mais avec un peu de pratique, les bons outils et une technique rigoureuse, vous pouvez souder avec succès des composants de presque toutes tailles. Avec des composants montés en surface de plus en plus petits et des cartes de plus en plus denses, l'apprentissage de la soudure CMS devient indispensable pour tout débutant en PCB et tout amateur d'électronique.
