Avez-vous déjà rencontré le joint de soudure à froid dans le passé ? Comment avez-vous résolu le problème ? Avez-vous obtenu de l’aide en ligne ?
La plupart des ingénieurs doivent faire face à la production d’appareils électroniques peu fiables. Ceci en raison des joints de soudures à froid. Cela arrive soit pendant l’assemblage des PCB industriels, soit lors du prototypage avec les nouvelles tendances (Exemple, lors de l’utilisation des circuits imprimés flexibles).
En tant que fabricant professionnel de PCB, WellPCB a souvent été confronté à des problèmes de soudure à froid par le passé. Nous nous sommes aventurés à faire des recherches plus approfondies sur ce sujet particulier et à essayer de répondre aux questions qui pourraient inquiéter les concepteurs de PCB en raison de ces préoccupations.
Cet article est un recueil d’informations sur les soudures à froid qui pourraient vous aider à développer de meilleurs PCB.
1. Un joint soudé à froid
1.1 Tout d’abord, qu’est-ce que le soudage ?
Le soudage est le processus qui consiste à former des connexions électriques et mécaniques sur une carte de circuit imprimé (PCB) en reliant des composants électroniques à la carte à l’aide d’un alliage de plomb et d’étain en fusion.
Il s’agit d’une compétence fondamentale en génie électrique, car elle est au cœur du développement et du dépannage des circuits.
La soudure est souvent réalisée à l’aide d’une station de soudure ou d’un fer à souder et d’un fil de soudure (alliage d’étain et de plomb). Une pointe subtile de métal (ou un matériau métallique pertinent) est fixée à un élément chauffant contrôlé connecté à une source d’énergie pendant le soudage.
Avec le temps, la pointe du fer à souder est chauffée à des degrés qui peuvent faire fondre le fil de soudure et faciliter la réalisation d’un joint de soudure. La soudure est la compétence qui est responsable du montage des composants électriques sur les PCB.
1.2 Parlez-moi des joints soudés
Un joint de soudure est simplement un point de soudure spécifique permettant d’interconnecter un composant électronique sur le circuit imprimé. Une section transversale d’un point de soudure idéal doit avoir une soudure fondue de forme concave, lisse et brillante, qui remonte le long de la broche de l’élément à souder, comme le montre l’image 1 ci-dessous :
Image 1 : la soudure idéale
Comme vous pouvez le deviner à partir de la simple explication (ou de l’expérience), une bonne soudure est une compétence acquise qui demande beaucoup de pratique. Pour la plupart d’entre nous, cette compétence se perfectionne avec le temps au fil de projets et d’expériences répétés.
Ce processus d’apprentissage implique beaucoup d’essais et d’erreurs avec beaucoup de « …monter ceci, » « …démonter cela. »
De plus, même dans ce cas, vous n’êtes jamais totalement à l’abri d’une erreur en soi ; vous vous améliorez seulement un peu plus qu’avant la pratique.
Autrement dit, chaque fois que vous soudez un composant, vous avez la possibilité de le faire mieux qu’avant ou d’apprendre une meilleure façon de le faire à partir d’une erreur que vous ferez.
1.3 Questions communes de soudure
Vous êtes susceptible de commettre diverses erreurs au cours de ce processus de soudure. Voici quelques-unes des erreurs de soudure les plus courantes que vous pouvez commettre lors de la réalisation de joints de soudure :
1. Un joint défectueux : il se forme lorsqu’un joint de soudure est défectueux avant que la soudure fondue ne se solidifie.
2. Un joint froid : celle où la soudure ne fond pas entièrement après le soudage.
3. Un joint surchauffé : ce problème survient lorsque le fil de soudure ne fond pas malgré le chauffage. Cet acte entraîne une surchauffe du flux sur la carte, ce qui complique l’expérience de brasage.
4. Mouillage insuffisant : Ce problème se produit soit sur la broche, soit sur la planche. Il indique que la soudure n’est pas chauffée de manière uniforme sur la carte et la broche. Un mouillage insuffisant de la broche montre que vous avez brûlé la broche plus que la carte. En revanche, un mouillage insuffisant de la carte peut indiquer l’application d’une quantité insuffisante de matériau mouillant.
Ces questions seront expliquées plus en détail dans les autres chapitres précédents.
1.4 Alors, qu’est-ce qu’un joint soudé à froid ?
Je suis sûr que vous pouvez maintenant deviner ce qu’est un « joint soudé à froid », n’est-ce pas ? Comme nous l’avons déjà indiqué, une soudure à froid est un problème de soudure qui se produit souvent pendant le soudage lorsque la soudure ne fond pas entièrement et ne coule pas pour former une soudure idéale.
Les soudures à froid apparaissent souvent ternes et rendent le montage convexe sur les broches et les zones de flexion de la carte. Parfois, ils prennent également des formes rugueuses, comme le montre l’image 2.
Image 2 : un joint soudé à froid
Cette soudure froide survient souvent lorsque l’on ne parvient pas à chauffer correctement le fil de soudure avant de souder. Dans certains cas, il peut également apparaître lorsque l’on dérange la carte ou la broche soudée avant que la soudure fondue ne se solidifie.
Dans les chapitres suivants, nous examinerons plus en détail la détection et la réparation des soudures à froid. Nous suggérerons également des pratiques qui peuvent vous aider à minimiser l’apparition de soudures à froid.
2. Détection et test des joints de soudure à froid
2.1 Pourquoi devriez-vous tester les joints soudés à froid ?
Personne n’apprécie l’importance de tester les soudures à froid comme celui qui travaille sur de grands projets électriques.
Écoutez, voici une étape ennuyeuse que je rencontre lorsque je travaille seul sur des projets électroniques. Je me demande si une telle histoire est également liée à vos expériences professionnelles quotidiennes. Voici comment cela se passe :
Je travaille sur un module électrique pour un grand projet industriel. Mon rôle est de développer l’un des composants matériels fondamentaux pour ce projet plus vaste. J’ai déjà testé le logiciel et le composant électrique (sur une planche à pain ordinaire) et je l’ai téléchargé sur un microcontrôleur, prêt à être soudé.
Je rassemble mes « outils du métier » et je me lance dans la rectification, en essayant de souder le tout aussi vite que possible. Environ 30 minutes plus tard, j’ai terminé l’ensemble du projet. De mon côté, tout a l’air parfait (ou plutôt, je devrais dire).
J’allume donc l’appareil et je commence à le surveiller.
Et puis, devinez quoi ? Mon circuit ne fonctionne pas. « …eh bien, peut-être que la résistance n’est pas si bien que ça. » Je pense, « Je m’en doutais tout à l’heure », la pensée me traverse l’esprit.
Alors, je remplace la résistance par une autre. Mais ça ne marche toujours pas. Je vérifie le multimètre et je commence à évaluer chaque composant. Je remarque une seule soudure à froid et je la répare.
L’appareil fonctionne, mais il donne alors des lectures inattendues. Je m’énerve et je me prépare pour un nouvel examen du circuit à l’aide d’une lentille. Je découvre ensuite une autre soudure à froid (après environ une heure) et je la répare.
Cette fois, je parviens à le maîtriser (après une longue et fastidieuse expérience qui peut parfois vous faire prendre du retard).
Le voyez-vous ? C’est la raison pour laquelle vous devez vérifier les soudures à froid. Si vous n’évaluez pas les soudures à froid, vous courez le risque de développer une électronique défectueuse. Cela dit, examinons certains des tests que vous pouvez effectuer sur les circuits pour établir les soudures à froid.
2.2 Premier test : contrôle visuel des joints soudés à froid
Le contrôle visuel des soudures à froid et leur fixation doivent être la première étape du développement des circuits. Nous avions déjà décrit comment un joint de soudure idéal pourrait ressembler (dans le premier chapitre). En premier lieu, une brasure froide peut être terne, blanchâtre, convexe ou déformée.
Je sais que tout cela ressemble plus à du « bon sens », n’est-ce pas ? D’ailleurs, peut-être vous demandez-vous pourquoi je l’ai introduit. Parfois, cela va au-delà de ce que nous voyons avec nos yeux.
Il vous faudra peut-être prendre une loupe et vérifier à travers les soudures pour noter la forme convexe et le fait que la soudure a rempli les trous. Vous ne devriez pas pouvoir voir la lumière qui passe à travers les joints.
Les lentilles peuvent parfois vous aider à détecter les joints où la soudure n’a pas été suffisamment chauffée. Souvent, ces joints semblent rugueux à l’examen.
De plus, lorsque vous soupçonnez un joint, vous devez essayer d’incliner le composant monté sur le joint pour voir s’il se détache. Si une telle chose se produit, essayez de la réparer avec les méthodes dont nous parlerons dans le chapitre suivant.
Il est également essentiel de s’assurer que la soudure ne déborde pas sur d’autres joints, car cela pourrait créer un court-circuit dans le circuit.
2.3 Deuxième test : utilisation d’un multimètre pour contrôler les soudures à froid
Lorsque vous testez la soudure à froid à l’aide d’un multimètre, vous pouvez utiliser deux mesures pour établir une soudure à froid. Ces mesures sont les suivantes :
2.3.1 Essais par utilisation de la résistance (ohms)
Ici, vous commencerez par changer le multimètre pour mesurer la résistance. Souvent, cela sera indiqué par le symbole Ohm (Ω). Selon le type de multimètre, vous pouvez soit faire pivoter l’indicateur, soit appuyer sur quelques boutons de commande pour changer. Utilisez une résistance d’environ 1K ohms pour cette expérience.
Ensuite, vous connectez une borne du multimètre directement à l’autre borne du compteur. Ici, il serait utile que vous lisiez une résistance de zéro ohm. Cette étape consiste à vérifier que votre multimètre fonctionne correctement.
Une fois que vous avez vérifié cela, connectez la borne du compteur à un joint à une extrémité et à l’autre extrémité à travers un composant. Pour les composants électriques sans résistance, vous devez observer un zéro. Toute lecture supérieure à zéro pourrait indiquer un joint froid.
2.3.2 Test par l’utilisation de la continuité
En utilisant le même multimètre que nous avons utilisé dans le test 2.3.1, changer la mesure du multimètre pour mesurer la continuité. Connectez les deux extrémités du multimètre et remarquez que le multimètre émet un bip pour indiquer la continuité.
Image 3 : Photo avec une indication du label de continuité
Une fois que vous êtes satisfait, répétez le processus en connectant les deux extrémités du multimètre aux deux extrémités du circuit. Si le multimètre émet un signal sonore, tout pourrait bien aller. Tout autre élément indique une discontinuité qui pourrait être le résultat d’une soudure à froid.
2.4 Gardez ceci à l’esprit : les erreurs de soudure sont la voie à suivre
Aucun appareil spécifique ne peut tester les soudures à froid. Tous les tests étudiés ci-dessus sont basés sur des essais et des erreurs. C’est la raison pour laquelle vous ne devez pas commettre d’erreurs lors de cette opération. Lorsque vous êtes trop naïf pour faire des erreurs avec l’électronique, vous finissez par en faire.
Vous devez donc faire tout cela avec courage et être prêt à rectifier tout ce que vous rencontrez (avec les méthodes du chapitre 3).
Avec le temps, en résolvant davantage d’erreurs (que vous faites), vous commencez à devenir un peu meilleur qu’avant. Tout comme un débutant fait des erreurs, les professionnels en font aussi.
La seule différence est le type d’erreurs et le temps qu’il faut pour les résoudre. Alors, pourquoi devriez-vous avoir peur ?
3. Réparation des joints soudés à froid
Les soudures à froid se présentent souvent sous la forme de soudures à froid perturbées ou simplement de soudures à froid en raison du chauffage insuffisant de la soudure pendant le soudage. Nous allons commencer par-là :
3.1 Les joints de soudure à froid perturbés
Ce sont les principaux types de problèmes de soudure à froid pour les ingénieurs. Ces soudures se produisent lorsque le composant ou la carte de circuit imprimé est déplacé avant que la soudure fondue ne soit correctement montée.
Elles sont caractérisées par une forme concave et une broche inclinée dans la soudure. En les observant de près, elles risquent également de paraître rugueuses et un peu givrées.
En premier lieu, on ne peut pas les classer confortablement dans la catégorie des soudures à froid, car ce type de joint peut parfois être réalisé à partir d’une soudure bien fondue. Toutefois, ils ressemblent beaucoup aux soudures à froid standard.
De plus, cela est dû au fait que la soudure ne refroidit pas correctement avant le montage de l’électronique.
3.1.1 Comment résoudre le problème des soudures à froid
Comme indiqué ci-dessus, ce type de soudure à froid se produit lorsqu’on perturbe la carte ou l’élément pendant la soudure. Vous devrez donc travailler en continuant à souder pour résoudre ce problème.
Pour y parvenir, il vous faudra peut-être disposer d’une table spéciale fixée au sol de manière stable pendant le soudage. Si vous travaillez dans un espace limité, vous pouvez acheter un étau à souder et le monter sur un mur solide à proximité d’une station de soudage.
3.2 Joints soudés à froid
Dans les chapitres précédents, nous avons défini les joints de soudure à froid comme étant formés en raison d’un chauffage inadéquat du matériau de soudure. Un tel problème est facilement observable car il entraîne la formation de grumeaux à proximité des soudures tout en ne fixant pas les composants sur la carte de circuit imprimé.
En raison de ce problème, la liaison du joint peut être très mauvaise et peut conduire à la fissuration ou même à la disjonction des composants fixés au joint de soudure.
Les soudures à froid se produisent souvent lorsque le pistolet à souder n’est pas alimenté en énergie suffisante. Parfois, cela peut aussi bien être le signe d’une pointe « sale » du pistolet à souder.
3.2.1 Comment résoudre les problèmes de soudure à froid
Pour les ingénieurs qui utilisent des postes de soudure, la seule raison possible pour laquelle vous pourriez rencontrer des problèmes de soudure à froid est la saleté qui s’accumule sur la pointe du pistolet à souder. Ce problème peut également entraîner une surchauffe des soudures.
Par conséquent, la première étape pour résoudre les problèmes de soudure à froid consiste à nettoyer correctement la pointe du fer à souder.
Ensuite, vous devrez alimenter le pistolet à souder avec une quantité appropriée de courant électrique pour chauffer le fil de soudure. Dans certains autres cas, il vous suffira de régler correctement le régulateur de votre station de soudure/chauffage.
Après avoir confirmé la chaleur, vous devrez réchauffer la soudure à nouveau et la monter.
Dans d’autres cas, vous pouvez envisager d’acheter des soudures sans plomb comme la soudure SN96 qui a un temps de transition plastique court. Ce type de soudure réduira les risques d’avoir une combustion incomplète pendant le soudage.
Dans les autres chapitres, nous aborderons les questions de la résistance des joints de soudure et de ses effets ; puis, nous le couronnerons par des recommandations de pratiques qui pourraient vous aider à éviter les soudures à froid.
4. Questions relatives aux joints soudés à froid
4.1 Joints soudés à froid et résistance
Dans le chapitre deux, nous avons mis en évidence le test de résistance comme un test de détection des soudures à froid. Il nous a manqué la seule chose qui n’exprime ni la raison ni les effets possibles de la résistance sur les soudures à froid.
Maintenant, il est important de noter que tous les joints présentent un certain niveau de résistance à l’alimentation dans le circuit, cependant, en raison de la combustion incomplète de la substance de soudure en alliage de plomb et d’étain utilisée dans la soudure.
Les soudures à froid peuvent présenter une plus grande résistance au flux des charges électriques.
Ce problème n’est pas toujours visible immédiatement. Cependant, avec le temps, il entraîne une plus grande consommation d’énergie et, en cas d’utilisation prolongée, les soudures froides peuvent surchauffer et entraîner un dysfonctionnement de l’appareil.
4.2 Effets de la résistance des joints soudés à froid
La résistance élevée due aux soudures à froid est une sorte de « bombe à retardement » pour l’électronique. Parfois, les effets sont instantanés, faciles à remarquer et à rectifier. Cependant, il arrive que les conséquences ne soient pas facilement perceptibles et qu’elles persistent à produire des dispositifs défectueux.
Voici quelques-uns des effets qui pourraient résulter de la résistance des soudures à froid :
Circuits incomplets :
Ce problème survient lorsque le joint de soudure froide ne parvient pas à connecter le composant et le circuit. Bien que ce problème soit indésirable, il est le plus facile à repérer et à corriger suffisamment tôt car un appareil présentant ce problème ne fonctionnera pas.
Dans d’autres cas extrêmes, la résistance peut se combiner avec la résistance d’autres résistances connectées dans le circuit pour donner des lectures erronées. Dans de tels cas, vous pouvez appliquer les méthodes de test et les solutions déjà évoquées pour remédier à ce problème.
Circuits de surchauffe :
Les circuits de surchauffe se produisent lorsque plusieurs circuits de froid différents sont interconnectés. C’est le problème de résistance des joints froids le plus difficile à détecter. La plupart du temps, les circuits présentant ce problème fonctionneront pendant la phase d’essai et pourraient même être produits pour un usage industriel.
Le problème est qu’en cas d’utilisation prolongée, ces circuits surchauffent et interrompent les circuits de l’électronique, ce qui entraîne un dysfonctionnement des gadgets.
La meilleure façon de détecter les problèmes de résistance causés par les joints froids serait d’utiliser le multimètre pour les détecter, comme nous l’avons vu au chapitre deux.
Les sept pratiques de soudage que vous devez pratiquer
Voici sept pratiques en or qui pourraient vous aider à éviter les cas de soudure à froid dans vos projets électroniques.
1. Ayez les outils appropriés. Plus précisément, investissez dans un bon fer à souder. Le fer à souder est souvent responsable du chauffage de la soudure. Il est donc essentiel d’investir dans un bon fer à souder. Cela peut vous permettre de réguler et de contrôler la quantité de chaleur utilisée pour le soudage.
2. Utilisez une quantité minimale de soudure lors de la soudure.
3. Rangez régulièrement la pointe du fer à souder.
4. Ayez une source d’énergie fiable qui peut alimenter le chauffage/pistolet à souder lorsque vous soudez.
5. Si possible, utilisez le fil à souder sans plomb (matériau).
6. Laissez toujours suffisamment de temps à la soudure fondue pour qu’elle refroidisse. Ne soyez pas pressé de souder.
7. Ne paniquez jamais lorsque vous soudez. Je sais que ce n’est pas très nécessaire pour les ingénieurs déjà établis. Mais la plupart des débutants sont confrontés à des soudures froides en raison de la panique.
Conclusion
J’ai toujours insisté sur la nécessité de braver le processus de soudure. En effet c’est la cause première d’une soudure à froid. Comme nous l’avons vu précédemment, vous devez faire certaines de ces erreurs à maintes reprises pour être un peu meilleur qu’avant.
Pour en savoir plus sur la soudure, n’hésitez pas à consulter notre site web pour plus de détails.
Au cas où vous auriez besoin que nous vous imprimions un PCB fiable et professionnel, n’hésitez pas à faire une facture ou une demande de renseignements sur notre site web.
