Pinwiki - Guide sur le soudage

[Leveeger]

Soudage basique:

A présent, passons aux choses sérieuses… Bon, nous plaisantons car d'abord il nous faut parler de l'aspect des plots de soudure…

Apparence:

Lorsque nous suivions nos formations de soudage, on nous a dit: "si l'aspect est merdique, le résultat est merdique". Pas de polémique à avoir sur le sujet… Si le plot de soudure ne semble pas correct, il y a de fortes chances que ce soit effectivement le cas. Un bon cordon de soudure (le cordon est la partie du plot qui adhère au support) doit être brillant (un cordon de soudure terne indique une soudure "froide", ce qui signifie que la soudure n'adhère pas correctement au support), homogène et sans piqures, angles vifs ou dépressions. Il doit avoir juste la bonne quantité de soudure, pas d'excès…

soudage - 026.png (168.3 Kio) Vu 2985 fois

Notre bête noire est les gens qui ne nettoient pas le flux après avoir terminé le soudage. Ce n'est pas esthétique, mais cela signifie que le plot de soudure n'a pas été inspecté. Aussi, la règle n°1 est de toujours inspecter vos plots de soudure. S'ils ont un bel aspect, vous pourrez être sûr d'avoir de bonnes connexions pour de nombreuses années.

[Leveeger]

Soudage théorique:

Bien que nous allons couvrir les bases du soudage en 1er lieu (c'est à dire le soudage sur les composants du plateau), il est toujours utile de comprendre le principe du soudage.

Il y a 4 étapes importantes lors du soudage: le nettoyage, la fusion, l'application et le mouillage. D'abord, il est important de nettoyer car l'âme de colophane de la soudure fond et s'écoule à une température plus basse que celle nécessaire à la soudure. Il faut continuer de nettoyer tout au long du processus de soudage, car la soudure et donc le flux continue d'affluer sur le plot.

Remarque: Si la soudure est appliquée directement sur la panne du fer, le flux se vaporisera au lieu de s'écouler sur le plot et de nettoyer la zone…

L'étape suivante consiste à faire fondre la soudure. Pour la soudure 60/40, cela se produit entre 182 et 190°C, pour la soudure 63/37 c'est à 182°, car elle est eutectique (c’est-à-dire qu'elle a un point de fusion unique).

Ensuite, la soudure s'écoule d'une zone de température plus faible vers une zone à température plus importante, lorsque vous l'éloignez de la panne du fer. Si vous observez un soudeur expérimenté, vous verrez qu'il place d'abord la soudure là où la panne touche le cordon, puis il l'éloigne du fer lorsque la soudure commence à fondre. Le positionnement initial de la soudure contre la panne forme un "pont" de soudure qui constitue une liaison thermique afin de transférer la chaleur au cordon.

Remarque: Ce n'est guère différent de faire fondre de la soudure sur la panne du fer…

Voilà ce qu'il faut faire pour obtenir un bon écoulement de soudure:

1. La zone à souder ne soit pas être oxydée.
2. Il faut une bonne surface de contact entre la panne du fer et la zone à souder.
3. Il faut que la température du fer soit plus élevée que celle de la zone où la soudure est appliquée.

La dernière étape est appelée "mouillabilité". Elle se produit lorsque la soudure en fusion entre en contact avec le cuivre et les molécules des 2 éléments (composants/bords à souder) pour former un nouvel alliage. Cette phase ne confère pas uniquement une conduction électrique, mais apporte également une résistance mécanique. Lorsque l'interface entre les éléments à souder est oxydée (le cordon de soudure), une température insuffisante est transférée ou la panne du fer n'aura pas une bonne surface de contact entre le plomb et le bord à souder, la mouillabilité ne se produira pas et vous obtiendrez une soudure "froide" (regardez les pattes de la bobine sur la photo suivante, parmi d'autres anomalies…).

En-dessous de 260° vous n'obtiendrez pas le bon écoulement de soudure, ni la bon mouillabilité. De plus, de par la capacité thermique* du fer, il est nécessaire que la température de la panne soit supérieure à 260°C. Le fer 25 Watts "Weller Pro" chauffera jusqu'à 400°C. C'est aussi un bon niveau de température si vous utilisez le Hakko FX-601. Comme nous parlons de soudage sous plateau, il n'y a pas réellement besoin de s'inquiéter si la température tombe en-dessous de 400°C, et si votre technique est bonne, il n'y a aucune raison de régler votre fer à une température plus élevée.

* La capacité thermique d'une panne équivaut à la quantité de chaleur qu'elle peut emmagasiner.

Bien, laissez-nous vous expliquer pourquoi le processus de soudage – Nettoyage->Fusion->Ecoulement->Mouillabilité – est important. Tout ce que vous devriez faire devrait optimiser le processus, pas l'entraver:

1. Cordon oxydée.
2. Codon non-préchauffé (nous en parlerons rapidement).
3. Gaspiller du flux en appliquant de la soudure sur le fer (déjà abordé plus haut).
4. Fer trop froid, panne sale, station ou fer de mauvaise qualité.
5. Mauvais transfert de la chaleur: Mauvais placement du fer n'effectuant pas ainsi un bon transfert de la chaleur et ne générant pas un "pont" de soudure transférant la chaleur.
6. Ne pas écarter la soudure de la source de chaleur une fois que le "pont" de soudure est formé.
7. Retirer le fer du cordon avant d'en avoir retiré la soudure.

Si vous souhaitez passer le temps, soudez plusieurs fils ensembles avec une soudure de petit diamètre et une loupe (afin de mieux y voir…), vous devriez pouvoir rencontrer chacune de ces problématiques.

[Leveeger]

Préparation:

L'ennemi n°1 d'un bon soudage est l'oxydation, qui se développe lorsque l'oxygène entre en contact avec le métal… Et ce phénomène est amplifié par la chaleur. Plus il y a d'oxydation – de plus nous parlons de flipper ayant plus de 20 ans – plus il sera difficile de souder, et vous aurez bien plus de chance d'obtenir des soudures froides.

Le retrait de l'oxydation est un processus en 2 étapes: Mécanique et Chimique. D'abord, prenez un stylo de nettoyage (en fibre de verre) et brossez les pattes des composants, bobines ou contacts. Tout ce sur quoi vous souhaitez faire adhérer de la soudure…Contemplez la 1ère image ci-dessous montrant une soudure avant nettoyage mécanique, puis l'image suivante, après nettoyage pour faire la comparaison (remarque: il ne s'agit que d'un exemple, car vous devez bien évidemment tout dessouder avant de nettoyer…).

Le métal doit être propre et brillant une fois nettoyé. S'il reste beaucoup d'oxydation, alors il faudra ajouter du flux avant de souder.

Le nettoyage chimique se produira lorsque vous commencerez le soudage car la soudure contient du flux dans son âme. Si vous êtes novice dans le domaine du soudage et que vous cherchez à réaliser de bons plots de soudure, vous pouvez appliquer un supplément de flux sur le cordon avant de commencer le soudage.

soudage - 028.png (939.81 Kio) Vu 2981 fois

soudage - 029.png (1000.15 Kio) Vu 2981 fois

Dans le cas d'un fil, coupez la partie dénudée et retirez la gaine sur une nouvelle portion. Assurez-vous d'avoir assez de longueur avant de faire ceci, ou modifiez le cheminement du fil afin d'adapter la longueur. Si ces solutions ne sont pas possibles, nettoyez le fil mécaniquement et appliquez du flux sur les brins de son âme.

[Leveeger]

Assemblage mécanique:

Pour effectuer une bonne soudure, il faut commencer par une bonne jonction mécanique. Une connexion solide accroit la durée de vie de la jonction et lui évite de bouger lors du refroidissement, ce qui causerait une soudure froide.

Sur la 1ère image ci-dessous, nous avons cintré l'extrémité d'une diode en forme de "J", puis nous l'avons installée sur un contact (elle doit encore être épissée). Sur l'image suivante, nous avons fait la même chose avec un fil souple. Les fils étamés subiront de la fatigue lorsqu'ils seront tordus, aussi préférons-nous intervenir sur des fils non-étamés, à moins qu'il ne soit pas nécessaire de tordre/épisser. Torsadez toujours l'âme des fils souples avant de les apposer sur une patte, afin de vous assurer qu'ils ne perdent aucun brin.

soudage - 030.png (607.63 Kio) Vu 2980 fois

soudage - 031.png (493.32 Kio) Vu 2980 fois

Torsader les fils souples n'est pas seulement une histoire cosmétique. Sur l'image ci-dessous vous pouvez voir qu'un brin qui s'est écarté est en court-circuit entre le contact et la masse (désolé pour la résolution de l'image). Il est également impossible de juger de la qualité d'une soudure s'il y a un brin de fil en travers…

soudage - 032.png (20.74 Kio) Vu 2980 fois

Certaines pattes n'auront pas de perçage suffisamment gros pour faire passer la diode et le fil, aussi enroulez les pattes de la diode autour des pattes des bobines (sans les faire passer dans les perçages).

Tel que mentionné ci-dessus, il ne faut pas que le fil bouge pendant le soudage, aussi voici une poignée d'exemples spécifiques. Pour le 1er, nous utilisons un hémostat afin de le tendre pendant que nous le soudons à la patte de la bobine. Pour le 2ème exemple, nous utilisons de l'adhésif polyamide pour maintenir le fil sur la patte du culot de la LED du bumper. Dans le dernier exemple, nous utilisons une "pique" (brochette) en bois pour nous aider à maintenir le fil pendant la soudure. Dans ce cas, nous avons étamé le fil car il n'y avait pas à le contraindre et qu'il est plus facile de faire la soudure de cette manière.

soudage - 034.png (545.12 Kio) Vu 2980 fois

soudage - 035.png (826.78 Kio) Vu 2980 fois

[Leveeger]

Soudage basique:

Enfin, nous sommes prêts à faire du soudage… Pour notre exemple, nous utiliserons un fil et une bobine. Si vous utilisez un fer à souder standard, branchez-le et laissez-le (pré) chauffer au moins pendant 10 bonnes minutes. La soudure fond à une température inférieure à celle nécessaire pour qu'elle s'écoule, et effectue le "mouillage" approprié, aussi faire fondre de la soudure sur le fer pour le tester est trompeur.

Si vous utilisez un fer à température régulée, réglez-le sur 400°C et laissez-le monter en température. Attendez environ 5 minutes une fois que la température demandée est affichée, afin de permettre à la panne de se stabiliser. Il s'agit de la même théorie expliquant pourquoi une pizza cuit plus vite dans un four si vous le laissez en température un petit moment après qu'il ait atteint la température paramétrée avant de l'enfourner.

Pendant que vous attendez, Préparez votre fil et votre bobine afin que vous puissiez avoir une bonne liaison mécanique et que rien ne bouge pendant le soudage. Lorsque vous devez travailler sous le plateau, il vous faudra parfois être créatif. C'est là que l'Hémostat en plastique ou l'adhésif "Kapton" entre en jeu. En cas d'absolue nécessité vous pouvez utiliser une pince de précision pour tenir le fil, mais elle drainera la chaleur du cordon et rendra le soudage plus difficile.

Avant de commencer le soudage, nettoyez et étamez toujours la panne en y appliquant de la soudure sur les 2 côtés, puis utilisez la pelote de mailles de cuivre. Utilisez-la fréquemment si vous faites plusieurs soudures, ou s'il y a un excès de soudure sur la panne.

Cette étape est optionnelle, mais elle est préférable lorsque vous apprenez: Ajoutez un peu de flux sur le cordon, cela aidera à retirer l'oxydation et réduira les tensions de surface de la soudure, qui s'écoulera donc mieux. Remarque: Si vous n'ajoutez pas de flux, le flux contenu dans la soudure fera la même chose.

Il est important de positionner la panne du fer au bon endroit et qu'il y ait un maximum de surface de contact entre le fer et les 2 pièces à relier. Sur l'image ci-dessous, nous avons placé la panne de telle sorte qu'elle ait le meilleur contact possible à la fois avec le fil et la patte de la bobine (le fer devrait être plus étroitement serré contre le cordon que ce que l'on peut voir sur la photo. Nous tentions de tenir plusieurs objets pendant que nous prenions la photo).

soudage - 036.png (594.46 Kio) Vu 2979 fois

Attendez 2 à 3 secondes après avoir appliqué la panne sur le cordon (la durée dépend de la taille du cordon et des matériaux environnant qui peuvent drainer la chaleur). Puis, placez la soudure contre la panne, là où elle touche le fil et la patte de la bobine. Comme la soudure fond et fait un pont de soudure qui conduit la chaleur sur le cordon plus efficacement que dans le cadre d'un simple contact mécanique. Dès que la soudure commence à fondre (ce qui arrive instantanément si le cordon est propre et à température), tirez la soudure du côté opposé où le fer est placé (ce qui laissera une petite traînée de soudure, ce qui augmentera le pont de soudure). Comme la soudure s'écoulera toujours du côté le plus froid vers le côté le plus chaud, cela garantira que le cordon recevra la soudure.

soudage - 037.png (620.99 Kio) Vu 2979 fois

Remarque: N'utilisez pas la panne du fer pour faire fondre la soudure… Vous obtiendriez une soudure froide.

Comme vous ajoutez de la soudure, elle formera une boule et lorsque la soudure commencera à s'écoulez la surface de la boule se contractera brièvement (comme elle se répand sur le cordon). Une fois que la soudure s'écoule, ajoutez un petit peu plus de soudure (pendant quelques secondes) jusqu'à ce que vous couvriez assez. Retirez toujours la soudure du cordon avant de retirer le fer.

Si vous rencontrez des difficultés pour contrôler l'écoulement de soudure, ou que vous appliquiez trop de soudure, prenez un diamètre de soudure plus petit. Lorsque vous aurez plus d'expérience, vous serez à même d'évaluer la quantité exacte de soudure à appliquer par rapport à la taille du cordon. Cela vous permettra de réaliser les plots de soudure plus rapidement lorsque vous devrez les enchaîner.

L'ensemble du processus, à partir du moment où vous commencez à préchauffer le cordon, devrait prendre moins de 10 secondes. Lorsque vous vous améliorerez, cela vous prendra bien moins de 10 secondes.

Retournez la pièce et assurez-vous que l'envers est correctement couvert par la soudure et que le fil soit complètement soudé à la patte de la bobine. Sinon, retirez le fer pendant 2 à 3 secondes et ajoutez un petit peu de soudure, en suivant les étapes décrites précédemment.

Si le cordon est déplacé pendant qu'il refroidit, vous risquez d'obtenir une soudure froide. N'utilisez ni air comprimé, ni flux, ni quoi que ce soit pour accélérer le refroidissement du cordon de soudure. Une fois le soudage terminé et le cordon refroidi, utilisez un nettoyage pour flux ou de l'essence F (naphta)/alcool pour nettoyer les résidus de flux… Puis il faudra inspecter le cordon à l'aide d'une loupe.

Une fois terminé, nettoyez la panne, étamez-la avec de la soudure, essuyez-la et coupez le fer. Cela protégera la panne et prolongera sa durée de vie. Ne nettoyez pas la panne en la plongeant dans le flux.

Au fur et à mesure que vos compétences progresseront, il y a plusieurs choses que vous pouvez faire pour vous améliorer et envisager de pouvoir intervenir sur des circuits imprimés. La 1ère chose est que si le cordon n'est pas beaucoup oxydé, cessez d'utiliser l'ajout de flux. Remarque: Il y aura toujours des cas où l'ajout de flux sera nécessaire ou approprié. Ensuite, si vous utilisez un fer à température régulée, vous pouvez baisser le réglage de température (370° ou moins est un objectif raisonnable). Essayez également de réduire votre temps de soudage de 10 secondes à 5 secondes environ.

La bonne nouvelle, c'est que cette technique fonctionne avec la réparation de la plupart des circuits imprimés, même si d'autres équipements sont utilisés et que les températures peuvent être un petit peu différentes.

[Leveeger]

Dessoudage basique:

Dans ce paragraphe, nous allons parler de la tresse de dessoudage et de la pompe à vide. Vous pouvez également utiliser un pistolet de dessoudage, qui sera couvert plus en détail dans le paragraphe dédié au soudage de niveau intermédiaire.

Voici un conseil cependant, lorsque vous dessoudez des éléments du plateau à l'aide d'un pistolet, vous le placez contre le cordon de soudure et pressez la détente (gâchette) une fois que la soudure est fondue (préparez le cordon tel que décrit plus bas). Déplacez la buse pour couvrir toute la zone et c'est fini. Continuez à faire fonctionner l'aspiration pendant quelques secondes une fois que vous aurez retiré le pistolet du cordon, de telle sorte que de la soudure ne puisse se solidifier dans la panne/buse.

Ici, nul besoin de la précision nécessaire dans le cadre du dessoudage des composants sur les circuits imprimés. Toutefois, vous souhaiterez sûrement finaliser comme suit, car il est difficile de retirer toute la soudure des éléments du plateau à l'aide d'un pistolet de dessoudage.

Pistolets/stations de dessoudage et pompe à vide ont besoin d'une certaine quantité de soudure pour pouvoir l'aspirer efficacement. Aussi vous faudra-t-il terminer le travail avec de la tresse à dessouder, ou en chauffant le cordon et en retirant précautionneusement le fil ou la diode, une fois que vous avez retiré le plus gros de la soudure (ce sera décrit plus bas).

Préparation du cordon:

Lorsque vous dessoudez, il est extrêmement important d'avoir un cordon propre, car vous allez être confronté à 20 ans (ou plus) d'oxydation. D'abord, nettoyez le cordon avec un stylo en fibre de verre (voir même un abrasif fin pour les cas d'oxydation extrême). Le cordon doit être propre et brillant une fois terminé.

Lors du soudage, la soudure apporte le flux pour nettoyer le cordon. Cependant, lors du dessoudage, il n'y a pas de flux dans la soudure déjà présente, aussi faut-il en ajouter. Si vous utilisez de la tresse de dessoudage, ça fonctionnera mieux si vous ajoutez un peu de flux sur la partie inférieur de la tresse plutôt que sur le cordon.

Dessoudage basique:

Nous voyons de nombreuses personnes chauffer le cordon puis juste retirer le fil. Le problème avec cette manière de faire est que la soudure va valdinguer de partout et peu vous brûler si elle entre en contact avec votre peau. Nous avons également vu des contacts ou des cartes mis en court-circuit par les gouttelettes de soudure… Aussi ne faites pas comme ça.

Nous mettons en œuvre un processus en 2 étapes lorsque nous dessoudons des éléments du plateau. La 1ère consiste à retirer 90% de la soudure à l'aide de la pompe à vide ou de la tresse à dessouder, puis de finaliser en douceur en chauffant le cordon et retirant le fil ou déroulant la patte (de la diode). C'est aussi une bonne occasion de considérer le port de lunettes de protection.

Si les fils des bobines sont assez longs, coupez-les d'environ 10 mm, à partir du cordon de soudure, et travaillez sur établi. Si ce n'est pas le cas, continuez à travailler sous le plateau. Dans le cas où cela peut être plus facile, retirez les vis du support de la bobine, mais il vous faudra la fixer quelque part… ou alors il vous faudra une "3ème main" pour dessouder les fils.

Nettoyez le cordon avec un stylo de fibre de verre et, si vous utilisez une pompe à vide, ajoutez-y du flux. Préchauffez et nettoyez votre fer.

Si vous utilisez une pompe à vide, appliquez son extrémité (sa buse) sur le cordon pendant que vous optimisez la surface de contact entre le cordon et la panne du fer (placez-la à plat sur le cordon autant que possible). Attendez une seconde une fois que la soudure est devenue liquide, ce qui devrait prendre 2 à 3 secondes, puis la pompe à vide dans votre autre main, retirez le fer, appliquez la pompe à vide sur la soudure et déclenchez l'aspiration de la pompe.

soudage - 038.png (691.94 Kio) Vu 2978 fois

Vous devrez positionnez la pompe à vide rapidement, aussi maintenez-la à 1 cm du cordon avant de retirer votre fer. Immanquablement vous toucherez la panne du fer de temps à autre, c'est pour cela que vous devrez acheter des buses supplémentaires. Si vous travaillez sur la patte d'une bobine, vous pouvez chauffer le cordon depuis l'arrière et placer la pompe par devant et retirer la soudure du perçage sur la patte.

Dès qu'il y aura un excès de soudure sur la panne du fer, essuyez-la sur votre pelote de mailles de cuivre. Videz également votre pompe à vide après chaque utilisation. Lorsque la buse commence à prendre de l'âge, il n'est pas rare que la soudure se fraye un chemin entre la buse et l'aiguille. Si cela se produit, la pompe n'aspirera plus correctement, et il vous faudra plusieurs essais pour y parvenir (démontez la buse au besoin).

Recommencez autant que nécessaire jusqu'à ce que la patte soit dégagée et que le plus gros de la soudure soit retiré. Si vous rencontrez des difficultés, vous pouvez ajouter un petit peu plus de flux. Vous devriez pouvoir retirer 90% de la soudure et il ne devrait rester qu'un fin film maintenant le fil en place.

Si vous utilisez de la tresse de dessoudage, mettez un peu de flux sur la partie inférieure de la tresse (celle qui sera posée contre le cordon) puis placez-la sur le cordon, en la faisant dépasser d'environ 2 cm (parfois plus, vous aviserez, mais vous devrez appliquer du flux sur toute la partie de la tresse que vous utiliserez). Appliquez un peu de soudure sur la panne de votre fer (ce qui permet de créer un pont de soudure et permettra de chauffer la tresse/le cordon plus rapidement). Placez la panne sur le dessus de la tresse, là où elle couvre le cordon. Après quelques secondes, la soudure devrait être aspirée par la tresse.

soudage - 039.png (711.21 Kio) Vu 2978 fois

Comme la tresse se remplit de soudure, faites-la doucement glisser pendant que vous maintenez la panne sur le cordon (comme on fait glisser une tranche de fromage entre 2 morceaux de pain, alors que le pain est maintenu en place… Désolé, mais c'est la meilleure analogie qui nous est venue à l'esprit). Cela mettra une section propre de tresse en contact avec le cordon et permettra à la soudure d'être aspirée par capillarité. Poursuivez jusqu'à ce que vous ayez terminé ou que vous soyez parvenu à la fin de la tresse.

Vous aurez terminé lorsque 90% de la soudure aura été retirée.

A partir de ce moment, que vous ayez utilisé une pompe à vide ou de la tresse, vous pourrez chauffer de nouveau le cordon et retirer doucement le fil, ou utiliser une pique (brochette) en bois, pour déplacer l'extrémité du fil.

Si vous voulez récupérer une diode, vous pourrez alors la retirer à ce moment-là, ou attendre de passer à l'établi (si ce n'est pas déjà le cas).

Lorsque vous déposez une diode, chauffez le cordon puis prenez une pique (brochette) en bois afin d'attraper l'extrémité de la diode et de la plier pour qu'elle sorte du cordon de soudure. Vous pouvez également couper la diode avant de dessouder ses pattes.

Remarque: Ne manipulez pas la diode (ou quoi que soit d'autre) avec la panne du fer. Vous l'endommageriez ou réduiriez sa durée de vie.

Une fois que c'est fait, nettoyez la patte avec du nettoyant pour flux.

Remarque: Si vous rencontrez des difficultés dans le retrait de la soudure, parfois cela aide d'ajouter un petit peu de soudure neuve sur le cordon avant de dessouder. Nous savons que ce n'est pas intuitif mais ça fonctionne. C'est en particulier vrai avec la pompe à vide, car elle nécessite une certaine quantité de soudure à retirer pour fonctionner efficacement.

Cette technique fonctionne également avec les contacts (interrupteurs).

[Leveeger]

Soudage intermédiaire:

Avant de commencer, regardons d'abord le vocabulaire et en quoi intervenir sur des cartes est plus difficile lorsqu'on parle de soudage.

Cartes à haut-risque:

Il y a une grande variation entre les cartes quant à la difficulté à les réparer sans endommager les platines de soudage, les pistes et les trous débouchant. Si vous devez intervenir sur une carte qui a été soumise à des surchauffes de composants, des attaques acides (alcalin provenant de la batterie) ou qui ont déjà été réparées, elle sera plus difficile à réparer sans faire plus de dommages. De plus, certaines cartes sont plus difficiles que d'autres (la présence de pistes étroites en est un exemple, mais ce n'est pas le seul). Vous seul pouvez décider si c'est à votre portée om si vous devez passer par un expert.

Lorsque nous avons eu la carte ci-dessous, le circuit du contact matriciel ne fonctionnait uniquement si nous appuyions sur le circuit intégré (IC). Une fois la puce déposée, nous nous sommes aperçu que la réparation précédente avait détruit 7 platines de soudage/trous débouchant et 4 pistes. Bien que ce soit surprenant, ce n'est pas rare du tout.

Nous allons maintenant vous présenter quelques options de dessoudage qui fonctionnent dans la majorité des cas, mais lorsque que vous rencontrerez une de des cartes à haut-risque, vous souhaiterez alors vous tourner vers une station ou un pistolet de dessoudage. Nous ne sommes pas en train de dire que les autres techniques ne fonctionnent pas, parce qu'elles fonctionneront, mais surtout parce qu'elles nécessitent plus d'expérience afin de dessouder ce type de cartes en toute sécurité avec de la tresse ou une pompe à vide que d'utiliser un pistolet ou une station.

[Leveeger]

Terminologie (vocabulaire):

Il y a beaucoup de termes que nous utiliserons au fur et à mesure que nous progresserons. Une piste est un chemin conducteur (un circuit) entre les composants. Un platine de soudage est une partie du circuit conducteur (une interface) placée sur le circuit imprimé afin d'y placer ou d'y fixer des composants.

soudage - 041.png (104.97 Kio) Vu 2976 fois

La plupart des circuits intégrés, depuis 1980, utilisent la technologie des trous débouchant. Cela permet de placer des pistes sur les 2 côtés de la carte et il y a besoin de conductivité d'un côté à l'autre, les trous débouchant sont utilisés. Lorsque une connexion sur un composant n'est nécessité que sur un côté de la carte, une platine de soudage est utilisée plutôt qu'un trou débouchant.

soudage - 042.png (107.91 Kio) Vu 2976 fois

Le trou débouchant ou la platine est un composant physique et les pistes de la cartes sont des éléments physiques secondaires. Ils sont reliés électriquement une fois que la carte est brasée. Il n'est pas rare que ce genre de connexion se rompe là où le via ou la platine est soudée à la piste de la carte. Il n'est également pas rare de trouver des platines détruites ou le chemisage en cuivre des vias endommagé.
Les trous débouchant sont souvent, par erreur, appelés vias. Un via est un trou débouchant qui est généralement rempli de soudure et ne contient pas de patte de composant.

Température de soudage:

Il n'y a certainement pas plus de controverse que la température que devrait être utilisée pour souder les circuits imprimés. Aussi examinons quelques cas d'espèce… L'information suivante est extraite d'un document issu de "Hakko Corporation".

En règle générale, la température de soudage optimale devrait être suffisamment élevée pour que lorsque l'on réalise une connexion, la soudure soit environ 50°C au-dessus du point de fusion. Le réglage d'une station de soudure devrait être de 70 à 100°C au-dessus encore, afin de garantir une réserve de chaleur pour un retour en température rapide de la panne après qu'une soudure ait été faite. Le niveau de performance de la station de soudage et le type de soudure utilisé permettra de déterminer la température de soudage optimale.

Par exemple, regardons les points de fusion de soudure les plus courantes:

 Etain/Plomb (SN63/PB37) = 183°C
 Etain/Plomb (SN60/PB40) = 190°C
 Etain 100% (SN) = 232°C

A présent, ajoutons 50°C nécessaire à la réalisation d'une bonne connexion:

 Etain/Plomb (SN63/PB37) = 183°C + 50°C = 233°C
 Etain/Plomb (SN60/PB40) = 190°C + 50°C = 240°C
 Etain 100% (SN) = 232°C + 50°C = 282°C

Nous devons maintenant prendre en compte le type de station de soudage que nous utilisons. Si nous prenons une station Hakko 936 (remplacée par la Hakko 888), qui a de très bonnes performances, il nous faut ajouter approximativement 100°C, pour qu'elle ait une réserve de chaleur permettant une rapide remontée en température. Ce qui nous donne:

 Etain/Plomb (SN63/PB37) = 233°C + 100°C = 333°C
 Etain/Plomb (SN60/PB40) = 240°C + 100°C = 340°C
 Etain 100% (SN) = 282°C + 100°C = 382°C

A présent, regardons les réglages optimaux dans le cadre de l'utilisation d'une station de soudage haute performance comme la Hakko FX-951. Grace au niveau de performance de cette station et de ses pannes composites, nous n'aurons besoin d'ajouter que 70°C au lieu de 100°C pour la réserve de chaleur (pour la remontée rapide en température). Ainsi, les réglages associés sont:

 Etain/Plomb (SN63/PB37) = 233°C + 70°C = 303°C
 Etain/Plomb (SN60/PB40) = 240°C + 70°C = 310°C
 Etain 100% (SN) = 282°C + 70°C = 352°C

Voici un exemple graphique de remontée thermique et sa variation selon les différents modèles. Remarquez combien la température chute pendant un usage continu.

soudage - 043.png (60.68 Kio) Vu 2976 fois

Il y a 2 leçons à retenir de cette information. La 1ère est l'importance d'avoir une bonne station de soudage (ce qui vous permet de souder à des températures plus basses). La 2nde est qu'utiliser de la soudure sans plomb est désavantageux, car elle requiert une température bien plus élevée et donc augmente le risque d'endommager les cartes.

La majorité des professionnels souderont entre 315 et 370°C. Nous faisons la plupart de nos soudages à 345°C (mais nous utilisons une Hakko 888D) et augmentons la température lorsque nous travaillons sur des grandes connexions de masse, sur des ponts redresseurs, etc. Pour quelqu'un de novice dans le soudage des circuits imprimés, 370°C est probablement une bonne température pour commencer.

[Leveeger]

Maîtrise de la température:

Le temps d'application (de la chaleur) sur le cordon de soudure, est aussi important que la température de la panne. Les composants électroniques sont généralement conçus pour supporter 340°C pendant 10 secondes. C'est le double du temps qu'il vous faut normalement pour faire un cordon de soudure, aussi comment peut-on griller les composants par surchauffe?

En dehors de mauvaises habitudes de soudage, la cause la plus courante est que les pattes soient soudées de manière séquentielle (NdT: les unes après les autres). Si vous utilisez une température de 340°C et que vous preniez 5 secondes par pattes (d'abord la patte N°1, puis la n°2, puis la n°3, etc.), vous aurez appliqué 340° à la porte NOR pendant 15 secondes…

soudage - 044.png (3.36 Kio) Vu 2975 fois

Pour éviter cela, vous devriez toujours alterner les pattes, plutôt que de les souder les unes derrière les autres. Commencez avec la patte N°1, puis soudez toutes les pattes impaires. Ensuite attaquez la patte N°2 et toutes les pattes paires. Remarquez que toutes les puces n'ont pas les mêmes connexions internes, alors plutôt que de vérifier les "spécifications" (data sheets), pour chaque puce et devoir adapter votre technique, l'alternation du soudage des pattes est une alternative raisonnable.

Pré-inspection:

Que ce soit après dessoudage ou avant soudage, vous devez inspecter les platines de soudage, les trous débouchant et les pistes. Il n'y a rien de pire que d'installer une nouvelle puce, de découvrir que vous avez un trou débouchant défaillant et vous devez déposer la puce à nouveau. Une partie de l'inspection est visuelle et l'autre se fait à l'aide d'un multimètre (NdT: pour tester la continuité).

Généralement, nous commençons par une inspection visuelle à la loupe. La raison de faire un visuel plutôt que de se contenter de buzzer la carte (de faire une continuité) est qu'il peut y avoir des zones endommagées qui peuvent être "continues" mais avoir besoin d'être réparées. Sur la photo ci-dessous, nous avons indiqué certains trous débouchant, platines et pistes, endommagés, mais pas tous.

Dans l'image suivante, vous pouvez voir que la corrosion a commencé sous la piste. Si vous passez votre doigt par-dessus, vous sentirez le bullage sur le tracé de la piste. Pourtant, le test de continuité serait sûrement OK avec un multimètre.

L'étape suivante est de vérifier les connexions sur la carte et entre les 2 faces de la carte. Avec votre multimètre réglé sur continuité/diode, placez une électrode dessus et dessous pour tester les perçages/trous débouchant. N'insérez pas l'électrode dans le trou car cela pourrait induire de fausses (bonnes) mesures car seule une partie du trou peut être endommagée. Après cela, testez les pistes entre chaque platine/trou débouchant et le point de connexion suivant. Il vous faudra faire cela sur les 2 côtés de la carte.

Il est souvent facile de suivre/observer les pistes si vous rétro-éclairez le circuit imprimé.

soudage - 048.png (193.43 Kio) Vu 2975 fois

[Leveeger]

Revue de l'équipement:

Pour les prochains paragraphes, une partie des informations a déjà été présentée, aussi ne ferons-nous qu'effleurer certains sujets. Commençons par la revue rapide de l'équipement à avoir:

1. Une station de soudage,
2. Une panne de taille appropriée pour faire le boulot,
3. Un stylo fibre de verre et du flux (ce dernier état optionnel),
4. De la soudure de petit diamètre,
5. De l'adhésif polyamide (résistant à la chaleur),
6. Une pince coupante,
7. Du nettoyant pour flux ou essence F (naphta) ou alcool,
8. Une loupe,
9. Un ventilateur.

Préparation:

Nettoyez les platines de soudage mécaniquement (sur les 2 côtés de la carte) et si vous avez encore de l'oxydation ou que vous êtes novice en soudage sur circuit imprimé, ajoutez du flux. Tel que nous l'avons déjà mentionné, il faut que vous puissiez voir une bonne connexion avant d'attaquer le soudage – c'est pourquoi nous insistons sur le fait que le cordon ne doit pas bouger pendant le soudage.

Une fois que vous avez installé les composants (résistances, condensateurs…), tordez leurs pattes ou utilisez de l'adhésif polyamide (résistant à la chaleur) pour les maintenir en place (ou les 2 à la fois…). Plutôt que de contraindre les pattes de support de composants ou de puces, nous utilisons tout simplement de l'adhésif polyamide…

soudage - 049.png (305.92 Kio) Vu 2974 fois

Que vous souhaitiez installer un support de puce, ou pas, la décision vous revient. Nous utilisons des supports sur les puces dont la fréquence de panne est importante (éclairage, contact matriciel, etc.), mais pour les puces à faible fréquence de panne nous ne le faisons généralement pas. Si vous avez déjà fait des réparations sur les platines, trous débouchant ou pistes alors vous devrez utiliser un support pour éviter que le cordon soit de nouveau chauffé si jamais la puce tombe en panne à nouveau à l'avenir.

Ensuite, il y a ceux qui suggèrent de toujours couper les pattes avant de souder à moins de vouloir risquer d'endommager le cordon (plot). Tant que vous coupez les pattes légèrement au-dessus de la soudure (1 mm suffit), nous pensons que couper les pattes après soudage convient. Toutefois, nous admettons que couper les pattes avant soudage fait partie des bonnes pratiques.

Généralement, nous soudons à plat sur notre tapis antistatique, mais si vous préférez utiliser un support de carte, c'est OK. Quoiqu'il en soit, assurez que la carte soit bien stable (NdT: afin de ne pas bouger). Sinon, en dehors de cas particuliers que nous aborderons dans la paragraphe dédié au soudage de niveau supérieur, le soudage devrait être fait du côté où il n'y a pas les composants (NdT: côtés plots de soudure).

Soudage:

Finalement, nous sommes prêts à faire du soudage sur circuit imprimé. Réglez la température de votre fer sur votre niveau de prédilection et laissez-le chauffer (laissez-lui 5 minutes une fois qu'il s'est stabilisé).

Pour certains cas, nous avons légèrement adapté les techniques standards de soudage/dessoudage compte-tenu que nous devons faire face à des cartes de 20 ans ou plus et que délaminer une piste ou une platine ou casser un trou débouchant est plus probable… Dès lors, nous allons décrire les interventions sur les résistances, les petits condensateurs et les puces… Nous parlerons des composants plus grands un peu plus tard…

Avant d'attaquer le soudage, il faut toujours nettoyer et étamer la panne. Appliquez un peu de soudure de chaque côté, puis essuyez la panne sur la pelote de maille en cuivre. Nettoyez la panne souvent pendant que vous soudez, afin de retirer l'excès de soudure et l'oxydation. Chaque fois que vous reposez le fer sur son support, étamez-le.

A ce moment, vous pouvez ajouter du flux sur le cordon si vous le souhaitez…

Il est critique de bien placer la panne du fer pour avoir la surface de contact optimum entre la panne, la platine et la patte (la panne soit à la fois toucher la platine et la patte). Le fer devrait être tenu à un angle de 30°, par rapport à la carte, lorsqu'on utilise une panne plate. Toutefois, il peut arriver que la surface de contact soit trop importante… Aussi, ne positionnez pas le côté plat de la panne sur la platine, car ça pourrait la délaminer.

Alors que nous avons optimisé le contact entre le fer, la platine et la patte, nous avons toujours besoin d'améliorer le transfert de chaleur en formant un pont de soudure. Une fois le pont préchauffé pendant 1 à 2 secondes (dans le cadre des petits composants), mettez brièvement la soudure en contact avec la panne, là où elle touche le cordon (du côté opposé). Cela formera un pont de soudure et créera une zone, plus grande et plus efficace, au transfert de chaleur depuis le fer à souder vers le cordon…

Une fois que la soudure commence à fonder, ce qui devrait se produire Presque instantanément, déplacez la soudure sur le côté oppose du cordon. La soudure s'écoulera vers la source de chaleur.

Comme vous ajouterez de la soudure, cela formera une boule convexe et lorsque la soudure commencera à s'écouler sur la surface de la boule, celle-ci se contractera brièvement (comme la soudure s'écoulera vers l'autre côté de la carte… NdT: par capillarité) et deviendra légèrement concave. Une fois que la soudure s'écoule, ajoutez un petit peu plus de soudure jusqu'à ce soit bien recouvert, puis retirez la soudure du cordon avant de retirer le fer.

Comme vous deviendrez plus expérimenté, vous saurez qu'il faut ajouter 10 mm de soudure supplémentaire, par exemple, ou faire écouler de la soudure 1 à 2 secondes de plus (toujours par exemple). Une fois que vous maîtriserez le "truc" vous serez capable de passer de soudure en soudure (de cordon en cordon) de plus en plus vite.

Le temps total passé sur un cordon ne devrait pas dépasser 3 à 5 secondes pour les petits composants.