Les circuits imprimés devenant de plus en plus petits, les composants THT ne constituent plus une option idéale, car ils occupent beaucoup d’espace sur les cartes. Les composants à montage en surface, qui permettent de gagner de la place sur les cartes, sont de plus en plus populaires et conviennent aux conceptions à haute densité. Dans cet article, vous trouverez une description détaillée, étape par étape, du processus de soudure SMD et apprendrez ce qu’il faut faire et ne pas faire pour obtenir de meilleurs résultats. Suivez ces étapes et vous pourrez facilement souder des composants à montage en surface sur les cartes.
Comment réaliser une soudure SMD : un processus étape par étape
Avant de commencer le processus de soudure SMD, il est préférable de préparer tous les outils et matériaux dont vous pourriez avoir besoin. Une préparation minutieuse permet d’obtenir un résultat satisfaisant et d’éviter d’interrompre le processus de soudage. Si vous ne savez pas par où commencer, suivez simplement la liste ci-dessous.
De quoi avez-vous besoin ?
- PCB – Une carte sur laquelle vous souhaitez souder des composants SMD.
- Composants CMS – Résistances, condensateurs, circuits intégrés, diodes, QFP, BGA, etc.
- Pistolet à air chaud – Utilisez un pistolet à air chaud à température réglable pour le soudage par refusion.
- Fer à souder – Il est conseillé de choisir un fer à température contrôlable avec une pointe fine pour un soudage manuel précis.
- Microscope ou loupe de soudage – Permet d’inspecter de près les joints de soudure.
- Pochoir pour circuit imprimé (facultatif) – Pochoir découpé au laser pour appliquer uniformément la pâte à souder sur la carte. Il est recommandé de l’utiliser lorsque les composants sont regroupés dans un espace réduit.
- Pâte à souder – Il est préférable d’utiliser une soudure de calibre fin (0,5 mm à 0,7 mm) sans plomb.
- Fil à souder – Fil à souder fin sans plomb ou en alliage étain-plomb.
- Flux – Flux liquide, flux en pâte, stylo à flux sans nettoyage, etc. Pour améliorer la fluidité de la soudure et empêcher l’oxydation.
- Mèche à souder ou aspirateur à soudure – Permet d’éliminer l’excès de soudure.
- Spatule ou grattoir – Nettoie les pastilles ou applique la pâte à souder sur la carte.
- Pince à composants SMD – Aide à placer les petits composants sur les cartes et à les maintenir en place pendant le soudage.
- Alcool isopropylique – Nettoie la carte (par exemple les résidus de flux) après le soudage.
- Cotons-tiges ou brosses douces – Pour un nettoyage en douceur sans laisser de fibres.
- Support ou fixation pour circuit imprimé – Permet de maintenir le circuit imprimé stable pendant le soudure SMD.
- Poignet antistatique – Évite d’endommager les composants sensibles.
Une fois que vous avez préparé tous les outils et le matériel, passons à la soudure SMD en utilisant l’une des deux méthodes suivantes : un pistolet à air chaud ou un fer à souder. Nous vous recommandons vivement de travailler dans un espace éclairé, propre et correctement ventilé.
Soudure SMD manuelle à l’aide d’un pistolet à air chaud
Étape 1 : Nettoyez et inspectez le circuit imprimé
Une fois le circuit imprimé fabriqué, la plupart des fabricants le scellent dans un emballage sous vide et appliquent une fine couche protectrice sur sa surface.
- Commencez par nettoyer la carte à l’aide d’alcool isopropylique et de cotons-tiges (pour éliminer l’huile, la saleté, la poussière, les contaminants, etc.) et séchez-la.
- Ensuite, placez la carte sous un microscope pour vérifier les traces, les pastilles, les vias, etc. et vous assurer qu’ils correspondent tous à la disposition du circuit imprimé.
- De plus, assurez-vous que les pastilles sont bien fixées à la cartede circuit imprimé et qu’elles ne sont pas soulevées.
Étape 2 : Appliquez la pâte sur les pastilles du circuit imprimé
Si vous ne soudez que quelques composants sur la carte, appliquez simplement la pâte à souder manuellement sur les pastilles du circuit imprimé. Cependant, pour les circuits imprimés complexes, en particulier les composants regroupés dans des zones petites et limitées, il est essentiel d’utiliser un pochoir pour circuit imprimé. Voici la procédure à suivre pour utiliser un pochoir :
- Utilisez un support ou un dispositif de fixation pour circuit imprimé, en veillant à ce qu’il reste stable.
- Placez le pochoir pour circuit imprimé sur la carte, en veillant à ce qu’il soit bien aligné.
- Utilisez une spatule pour étaler la pâte à souder afin de vous assurer que toutes les ouvertures sont recouvertes de pâte.
- Retirez le pochoir avec précaution.
Conseils : ne vous inquiétez pas si vous faites des erreurs ! Si vous n’appliquez pas la pâte parfaitement, nettoyez simplement la carte avec de l’alcool isopropylique et réessayez.
Étape 3 : Placez les composants sur la carte
C’est un travail difficile ! Utilisez la pince SMD pour placer les composants sur les pastilles correspondantes. Pour maintenir les composants en place, vous pouvez appliquer une couche de flux. Un placement correct des composants permet d’éviter les problèmes de soudure tels que les ponts lors de la soudure SMD. Il est conseillé de préparer un schéma de circuit imprimé avec des marquages clairs des composants et une liste des composants. Une fois que vous avez placé un composant, rayez-le sur les deux feuilles de papier.
Étape 4 : Souder par refusion
Lorsque tous les composants sont placés dans la bonne position, vous pouvez utiliser le pistolet à air chaud pour effectuer la soudure par refusion. Avant de commencer la soudure, réglez le pistolet à 180 °C et préchauffez la carte pendant une minute afin d’éviter tout choc thermique aux composants actifs. Pour la production en série, les profils de refusion des composants sont essentiels, mais pour la soudure SMD manuelle, vous pouvez improviser. Normalement, vous pouvez le chauffer à environ 270 °C pendant une minute pour observer le phénomène, à savoir que la soudure fond et que les composants sont soudés à la bonne position.
Étape 5 : Inspection finale et nettoyage
Ne pensez pas que tout est terminé une fois la refusion terminée. Il reste beaucoup de résidus de soudure, de flux et autres résidus qui doivent être nettoyés. Après le nettoyage, inspectez tous les joints de soudure au microscope pour vous assurer qu’il n’y a pas de ponts, de joints froids ou de pastilles desserrées.
Soudure SMD manuelle à l’aide d’un fer à souder
Passons maintenant à l’autre technique. Nous allons vous présenter les étapes détaillées pour utiliser un fer à souder afin de souder manuellement des composants SMD.
Étape 1 : Nettoyez et inspectez le circuit imprimé
Quelle que soit la méthode de soudure SMD choisie, commencez par nettoyer et inspecter le circuit imprimé. Cette étape est identique à la première étape du soudage à l’air chaud décrite ci-dessus.
Étape 2 : Préparez la pointe du fer à souder
La préparation de la pointe de votre fer à souder améliore le transfert de chaleur et facilite le soudage. Pour améliorer la conductivité du fer à souder et garantir un soudage en douceur, il est essentiel de préparer le fer à souder à l’avance. Suivez ces étapes :
- Chauffez le fer à environ 350 °
- Ajoutez de l’étain à souder à la pointe, en formant une petite goutte d’étain autour de celle-ci.
- Nettoyez la pointe en la frottant doucement contre une éponge en laiton pour éliminer l’excès de soudure et les oxydes.
- Répétez cette opération environ 10 fois pour former une fine couche de soudure invisible sur la pointe.
Étape 3 : pré-étamer un plot
Utilisez le fer à souder pour chauffer et pré-étamer un plot (généralement un coin ou une extrémité). Une petite bosse brillante se formera alors sur le plot, qui servira d’ancrage.
Étape 4 : Positionnez le composant et commencez à souder
Une fois le plot d’ancrage formé, vous pouvez passer à l’étape suivante :
- Saisissez le composant avec précaution à l’aide d’une pince à épiler et ne touchez pas les broches avec vos doigts.
- Placez le composant dans la bonne position. Ajustez délicatement la position pour vous assurer que toutes les broches sont alignées avec les pastilles correspondantes.
- Si la soudure ne coule pas correctement, ajoutez un peu de flux sur les pastilles ou les broches.
- Chauffez le plot d’ancrage avec le fer à souder pour refondre la soudure et fixer le composant en place.
Étape 5 : souder les broches restantes
Une fois la pastille d’ancrage fixée, soudez les broches restantes. Ajoutez un peu de flux le long des broches pour améliorer l’écoulement de la soudure et minimiser les problèmes de soudure. Il existe deux techniques courantes pour souder :
Soudure point par point : soudez une seule broche à la fois. Chauffez le plot avec le fer à souder d’une main et touchez le fil à souder au joint de l’autre main. Laissez la soudure s’écouler, puis retirez le fil à souder et le fer. Procédez pendant 1 à 3 secondes par plot, en évitant un chauffage prolongé.
Soudure par glissement : placez la pointe du fer à une extrémité de la rangée. Ajoutez une petite quantité de soudure à la pointe et faites-la glisser doucement sur les broches. La soudure s’écoulera alors uniformément sur les broches. Si des ponts de soudure apparaissent, utilisez une mèche à dessouder et davantage de flux pour les éliminer.
Étape 6 : inspectez chaque joint
Une fois le soudage terminé, inspectez chaque joint au microscope. Vérifiez qu’il n’y a pas de ponts de soudure ni de pastilles soulevées, et corrigez le réglage des composants. Utilisez ensuite de l’alcool isopropylique et des cotons-tiges pour nettoyer la carte.
À faire et à ne pas faire lors de la soudure SMD
✅À faire pour le soudage CMS
- Utilisez un fer à souder à température contrôlée pour éviter toute surchauffe.
- Choisissez un alliage de soudure adapté à la plage de température de votre outil. Les débutants peuvent choisir une soudure sans plomb ou une soudure étain-plomb, qui sont respectueuses de l’environnement et faciles à utiliser.
- Utilisez des outils antistatiques pour protéger les composants sensibles contre les décharges électrostatiques.
- Contrôlez la durée du soudage. Appliquez brièvement le fer (environ 1 seconde par pastille) et retirez-le dès que la soudure coule régulièrement.
- Respectez la température, l’angle et la séquence de soudage appropriés.
❌À ne pas faire lors du soudage SMD
- Ne choisissez pas des outils incompatibles, comme la pâte à souder et le fer à souder. Tenez compte des composants CMS qui doivent être soudés. Par exemple, utilisez une pâte à souder ultra-fine pour souder des composants à pas fin.
- N’utilisez pas de pinces de mauvaise qualité. Elles pourraient endommager ou rayer les composants, ce qui entraînerait un mauvais alignement et un mauvais placement.
- N’ignorez pas les équipements de sécurité. Les extracteurs de fumées jouent un rôle important pendant le processus de soudage, en garantissant un espace de travail ventilé et sûr.
- N’appliquez pas une pression excessive, qui pourrait déformer la pointe.
- Ne déplacez pas les composants trop tôt pendant le processus de refroidissement. Cela pourrait facilement provoquer des jointsde soudure froids.
Conclusion
Après avoir lu cet article, vous aurez une meilleure compréhension du processus de soudure SMD. Ne vous laissez pas intimider par les composants de plus en plus petits et l’espacement réduit entre les broches. Avec de la patience et suffisamment de pratique, vous pourrez réaliser des soudures SMD de haute qualité, comme un expert en soudage expérimenté.
