Tout savoir sur les stations de soudage
Les stations de soudage peuvent être utilisées dans de nombreux domaines pour souder ensemble deux composants électroniques via un raccord inter-métallique. Il est, par exemple, possible de fixer des composants sur des cartes ou des circuits imprimés. Dans le domaine de la recherche et du développement, le soudage est une technique très utilisée permettant une action rapide lors des phases de développement et d’amélioration de prototypes. De cette manière, les pièces sont rapidement prêtes à passer à l’étape suivante du traitement et aux phases de test.
Les composants électroniques étant plus petits et l’équipement des cartes plus serré, cela entraîne un soudage plus important et plus compliqué. Les stations de soudage doivent donc fonctionner de manière fiable et précise, surtout lors du développement d’un nouvel élément afin de ne pas fausser les résultats des tests ni d’influencer de façon négative le processus évolutif. Un allumage rapide, une fonction veille ou d’arrêt ainsi qu’une manipulation facile sont des caractéristiques particulièrement importantes pour une utilisation professionnelle.
Quelles sont les différentes stations de soudage ?
Numérique, analogique et à air chaud
En général, les stations de soudage numériques ou analogiques courantes sont adaptées pour les cartes à puce, les microcontrôleurs, circuits imprimés et autres composants électriques. La seule différence entre une station de soudage analogique et une station de soudage numérique réside dans le réglage de la température. Les appareils analogiques possèdent un bouton rotatif servant à ajuster la température sans que l’utilisateur ne connaisse le degré précis. Cela signifie qu’il faut beaucoup de doigté et d’expérience pour les travaux nécessitant une température au degré près.
Pour un ajustement précis de la température, les stations de soudage numériques disposent d’un écran et de boutons. De cette manière, il est possible d’obtenir un réglage de température exact. Par ailleurs, la température reste constante durant tout le processus de soudage et pendant les pauses.
Les composants CMS sont sensibles et peuvent, lors du soudage réalisé avec un appareil courant, subir des dommages. Une station de soudage à air chaud qui chauffe l’étain à souder via une buse à air chaud convient mieux. En dehors des stations de soudage à air chaud - plutôt onéreuses - les fabricants proposent désormais des appareils combinés qui, en plus d’un fer à souder courant, comportent également une buse à air chaud.
Les composants CMS sont soudés avec de l’air chaud. Il existe diverses buses à air chaud
Stations de soudage et de dessoudage
Deux composants peuvent être soudés ensemble ou dessoudés à l’aide de nombreuses stations de soudage. Ce processus est laborieux car l’opération de dessoudage dure beaucoup plus longtemps que celle de soudage. C’est pourquoi les composants doivent résister plus longtemps à la chaleur du fer à souder et peuvent être endommagés.
Caractéristiques d’une bonne station de soudage
Manipulation
Commençons par quelques données fondamentales concernant les stations de soudage :
Fonctionnement sur batterie ou sur secteur : les stations de soudage fonctionnant sur batterie présentent une plus grande flexibilité. Elles peuvent être utilisées n’importe où, indépendamment d’une alimentation en courant. Toutefois, cela n’est possible que pendant une certaine durée car elles offrent souvent une autonomie d’environ une heure. En revanche, les stations de soudage fonctionnant sur secteur sont, bien-sûr moins flexibles quant au choix du lieu, mais elles fonctionnent sans contraintes de temps.
Prise en main pratique : la distance entre la poignée et la panne du fer à souder ne doit pas être négligée. Si vous souhaitez, par exemple, souder sur des circuits imprimés avec des résistances et transistors serrés, une petite distance entre le fer à souder et la poignée permet un travail de précision.
Si par contre il s’agit de souder de plus gros composants avec une panne plus imposante, l’écart devait être plus important. Cela est dû à la température plus élevée que requiert ce type de soudage et qui doit être maintenue plus longtemps à cause de la plus grande surface à souder.
Câble flexible : un autre élément qui facilite l’utilisation d’une station de soudage est le câble qui relie le fer à souder à la station. Plus il est fin et léger, plus la panne est souple et flexible dans son mouvement, sans que la position des composants ne doive changer.
D’autres éléments pour une manipulation facile de la station de soudage :
Les stations de soudage numériques ont un écran bien lisible qui affiche, par exemple, la température préréglée et la température réelle ou le statut de préchauffage
Sauvegarde de plusieurs unités de température, réglables sur simple pression d’un bouton
La panne adéquate : la station de soudage contient souvent une panne d’un diamètre de 2 mm. La fourchette de 0,2 à 35 mm suffisant cependant, il existe donc une panne adaptée à chaque travail de soudage. Le changement de panne doit aussi s’effectuer facilement.
Puissance
La durée de préchauffage, par exemple, dépend de la puissance de l’outil. La puissance des stations de soudage s’étend de 10 à 900 watts. Une station de soudage de 10 watts suffit pour réaliser les plus petits travaux de soudage. La plupart des appareils font entre 50 et 80 watts et atteignent des températures comprises entre 150 et 450 degrés Celsius. Les appareils de plus grande qualité disposent d’une température maximale de 600 degrés Celsius.
Dans l’électronique, 50 à 60 watts suffisent bien souvent à réaliser les travaux quotidiens. Pour les ouvrages les plus délicats, même des dispositifs de 10 watts suffisent généralement. Dans le cas de travaux de soudage de matériaux présentant une conductivité thermique élevée, comme le cuivre ou la tôle, il est recommandé de choisir une station de soudage de plus de 60 watts.
Température
La température requise pour souder dépend de la plage de fusion de l’étain à souder. Généralement, les outils offrant une plage de température comprise entre 150 et 450 degrés suffisent. La panne devrait atteindre une température légèrement plus élevée afin d’équilibrer les pertes de température. Par exemple, l’étain à souder Sn99Cu1+ML fond dès une température de 227 degrés Celsius. Au moment de choisir l’outil adéquat, il convient de faire attention à ce que la panne refroidisse dès qu’elle entre en contact avec le matériau de brasage. C’est pourquoi les stations de soudage ayant une température de 350 degrés Celsius ont fait leurs preuves dans la pratique. Ainsi, la température reste constamment au-dessus du point de fusion, sans être trop élevée. Car il y aurait alors un risque d’endommager les pièces à souder. Par ailleurs, le flux de l’étain à souder brûlerait plus longtemps. Les composants ne seraient alors plus opérationnels.
En plus de cela, l’écart de précision de la température devrait être la plus faible possible. Ainsi, des fluctuations de ±10 degrés Celsius sont très courantes.
Période de préchauffage
Plus l’outil est puissant, plus le temps de préchauffage est court. Les dispositifs particulièrement puissants de 150 watts chauffent, par exemple, en 9 secondes, passant d’une température ambiante à 350 degrés Celsius. Les stations de soudage traditionnelles de 60 watts ont une durée de préchauffage de 40 à 70 secondes à cette température de fonctionnement.
Si l’appareil est destiné à une utilisation quotidienne, il est alors recommandé de choisir une station de soudage offrant une plus grande puissance. De cette manière, le préchauffage rapide vous fera gagner du temps. Cela représente aussi un avantage si, malgré une utilisation fréquente, le fonctionnement permanent ou le mode veille n’est pas utile. L’appareil est donc prêt à l’emploi en un clin d’œil.
Fonction veille et arrêt automatique
Les stations de soudage qui basculent en mode veille ou s’arrêtent automatiquement sont recommandées. Une fois en mode veille, la panne refroidit à 150 ou 100 degrés Celsius. Les corps chauds et la panne s’usent alors moins vite, ce qui génère des économies d’énergie.
Les appareils dotés d’une fonction d’arrêt automatique offrent encore plus de sécurité. Lorsque le fer à souder n’est pas utilisé pendant une certaine période, l’alimentation électrique se coupe alors automatiquement. Outre une consommation d’énergie réduite et une faible usure, on note également une diminution du risque de blessures ou de départ d’incendie.
Aspiration
Les fumées de brasage sont considérées comme des substances nocives et peuvent nuire à la santé. Il ne faut donc pas les sous-estimer. Une fois que les matériaux à souder sont libres de tous métaux lourds comme le plomb, des flux peuvent alors se désagréger sous l’effet de la chaleur et libérer des fumées désagréables.
De plus, la fumée de soudure qui se dépose sur les composants électroniques et les circuits imprimés a un impact négatif sur la qualité. Les systèmes de filtre peuvent alors aider à aspirer les particules et les gaz présents dans l’air.
Attention : contrairement à la sphère privée, les dispositifs d’aspiration sont obligatoires dans les bâtiments industriels et commerciaux. Les filtres des dispositifs doivent être changés régulièrement.
Compensation de potentiel
Lorsque l’on travaille avec des composants électriques, il est important de connaître leur sensibilité aux décharges statiques. C’est pourquoi de nombreuses stations de soudage possèdent une prise ou une borne qui les relie à la terre et qui assure la compensation de potentiel.
Volume d’air des stations de soudage à air chaud
La quantité d’air a son importance dans le cas de stations de soudage à air chaud et d’unités d’alimentation qui permettent un soudage à air chaud. Le volume d’air indique le nombre maximal de litres d’air expulsés à la minute. La quantité varie de 2,5 à 120 litres par minute. Il est essentiel que la sortie d’air ne soit pas trop importante, sans quoi des pièces des composants à souder pourraient s’envoler et subir des dégâts.
Notre conseil pratique : entretien des pannes de soudage et dessoudage
Pour que les pannes résistent plus longtemps à l’oxydation et aux dépôts, il est primordial de manipuler l’outil avec soin. Les conseils suivants évitent son usure prématurée :
Nettoyer la panne avant utilisation à l’aide d’une éponge humide ou mieux avec une fine laine de laiton sèche.
La température de brasage doit être adaptée. Une température excessivement élevée conduit à une sollicitation beaucoup plus forte de la panne.
Une fois le travail de soudage terminé, nettoyer le bout avec un nettoyant pour panne à souder.
Matériel pour souder
Selon la température de fusion de l’étain à souder, on parlera de brasage tendre ou de brasage fort. Si celle-ci se situe sous les 450 degrés Celsius, on parle alors de brasage tendre. Cette technique convient pour le traitement des pièces électroniques qui ne supportent pas de fortes températures, afin de les protéger contre les dommages.
Dans le cas d’un brasage fort, l’étain à souder doit être plus fortement chauffé. La panne atteint alors des températures supérieures à 450 degrés Celsius. Le brasage fort est indiqué pour les matériaux comme l’acier, le cuivre, le laiton ou l’argent ainsi que pour les liaisons qui sont soumises à de fortes contraintes mécaniques et liées à la chaleur.
Par ailleurs, le procédé de soudage à haute température atteint souvent une température allant jusqu’à 900 degrés Celsius et trouve son utilisation dans le secteur de l’industrie.
Il existe divers agents de brasage pour les brasages tendres et forts. Il faut savoir que l’industrie de l’électronique n’a le droit d’utiliser que de l’étain à souder sans plomb depuis la directive 2002/95/CE datant de 2006. Le plomb n’est autorisé qu’exceptionnellement dans les appareils électroniques. Il peut être remplacé par des alliages de zinc avec cuivre et nickel ou avec cuivre et argent.
Notre conseil pratique : réaliser une soudure parfaite pour les débutants
Si vous n’avez encore aucune expérience en matière de soudage et que vous souhaitez en apprendre davantage sur la soudure, nous vous recommandons de consulter notre guide sur la Soudure. Vous y trouverez des informations détaillées, notamment concernant le brasage tendre et le brasage fort, les erreurs les plus fréquentes et les matériaux.
Accessoires
Troisième main
Cette connexion serrée stable comprenant au moins deux pinces croco peut être réglée individuellement. De cette manière, vos deux mains sont libres pour tenir le fer à souder et l’étain. Souvent, la troisième main possède une loupe permettant de bien voir les zones à souder les plus petites.
Pompes à dessouder et tresses à dessouder
Lorsqu’il faut remplacer des éléments, deux accessoires peuvent vous aider : la pompe à dessouder et la tresse à dessouder. Lorsque le fil à souder est de nouveau fluide, la pompe à dessouder l’aspire comme un aspirateur. La pompe s’utilise manuellement en appuyant sur un bouton et est adaptée à des quantités de fil de soudure plus importantes. La tresse à dessouder est un maillage métallique en cuivre qui, lorsqu’il est chauffé, absorbe de plus petites quantités d’étain liquide. La variante la plus propre mais également la plus coûteuse est la pompe électrique qui absorbe l’excédent de soudure.
Nettoyant pour panne
Le détergent enlève, via un procédé chimique, les résidus de l’agent fluide et de soudure. Parallèlement, il étame la panne. Il est également possible de nettoyer la panne à sec avec la laine de laiton. Régulièrement entretenue, la panne s’use moins vite et dure donc plus longtemps.
Flux
Le dispositif de soudage contient souvent un flux de soudure. Ce dernier coule ainsi dans les plus petits trous, de sorte que les éléments soient non seulement collés ensemble mais également soudés. Vous pouvez aussi acheter un flux de soudure séparément.
Platines de préchauffage pour soudure
La réduction des composants, la disposition plus serrée des circuits imprimés ainsi que les températures de soudage plus élevées - nécessaires en raison de l’absence de plomb dans le fil à souder - rendent parfois le brasage compliqué. Les platines de préchauffage aident alors à ménager les composants sensibles à la chaleur et permettent d’éviter les dommages. Elles chauffent le circuit électronique par le dessous, moyennant quoi la température de service du fer à souder s'en trouve sensiblement réduite.