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Qu'est-ce que la soudure?

La soudure est un procédé souvent utilisé dans le domaine de l'électronique. Il consiste à faire fondre un métal pour connecter deux ou plusieurs pièces métalliques. Cette connexion crée non seulement une connexion électrique, mais elle permet également de fixer un composant en place.

Lorsque vous soudez des composants, veillez à chauffer le composant pour qu'il soit suffisamment chaud pour faire fondre la soudure et non la soudure elle-même - cela permet une meilleure adhérence entre le composant et la soudure, le but étant de s'assurer que la connexion entre les deux est aussi sûre que possible. Le fer à repasser n'est pas destiné à être utilisé pour faire fondre la soudure dessus et ensuite essuyer la soudure sur le composant et la carte.

Types de soudure

Technologie des trous traversants (THT)

• Le soudage THT (Through-hole-technology) consiste à souder des composants dont les fils traversent des trous à l'intérieur d'un protoboard ou d'un PCB.

Cité par : https://www.makerspaces.com/how-to-solder/

Dispositif de montage en surface (SMD)

• La soudure pour montage en surface (SMD) consiste à souder un composant à la surface d'un PCB. Ce type de soudure est généralement utilisé pour les petits composants et les puces.

Cité par : https://mansfield-devine.com/speculatrix/wp-content/uploads/2018/05/SMD_soldering_part.jpg

Sécurité lors du soudage

• La soudure en fusion produit des fumées et vous devez donc toujours souder dans des zones bien ventilées, en particulier pour toute soudure contenant du plomb, car elle peut entraîner des irritations respiratoires après une exposition prolongée.
• Lors de la soudure, veillez à mouiller l'éponge utilisée afin d'éviter de la brûler ou d'abîmer la pointe du fer.
• Ne laissez pas le fer à repasser sans surveillance et sous tension.
• Ne pas toucher la pointe ou le col du fer.
• Laissez refroidir la soudure et la carte avant de les manipuler.
• Veillez à attendre que le fer refroidisse avant de le ranger, afin d'éviter de brûler ou de faire fondre tout ce qui se trouve à proximité.

Équipement et matériel

Types de planches

Planchse de prototypage

Les planches de prototypage sont utilisées pour construire des circuits temporaires, elles vous permettent de brancher des fils sur la planche et de prototyper des circuits. Les trous d'une planche à pain sont généralement connectés de 2 façons : les barres (+) qui descendent le long de la planche sont connectées verticalement et les (-) sont connectées de façon similaire. Chaque rangée horizontale de 5 points est connectée ensemble. La partie située au milieu de la planche est l'endroit où la connexion s'interrompt.

Cité par : https://learn.adafruit.com/breadboards-for-beginners?view=all

Protoboards

Un protoboard (également connu sous le nom de perfboard ou stripboard ou DOT PCB) est un PCB avec des trous pré-percés qui ont des pastilles de cuivre carrées ou circulaires. Cette carte permet d'insérer des composants dans les trous pour les fixer, puis de relier les trous entre eux afin de créer un circuit. Un protoboard comporte généralement des pastilles individuelles, tandis qu'un stripboard comporte de nombreuses pastilles déjà reliées entre elles.

Cité par : https://cdn-shop.adafruit.com/970x728/2670-00.jpg

Les PCB

Les cartes PCB sont des cartes sur lesquelles sont imprimés des circuits de connexion. Ces cartes sont généralement utilisées à des stades ultérieurs du prototypage, car la flexibilité n'est pas aussi grande une fois la carte imprimée.

Cité par : https://www.circuitbasics.com/wp-content/uploads/2016/06/How-to-Make-a-Custom-PCB-PCB-Final-Image.jpg

Outils

• Fer à souder et support

Il s'agit du fer utilisé pour manipuler la soudure sur la carte ou le circuit. Un support est très utile pour tenir le fer lorsqu'il n'est pas utilisé afin d'éviter de toucher et de brûler tout ce qui se trouve autour du fer. Ils sont généralement livrés avec une éponge ou de la laine de laiton pour nettoyer la pointe du fer.

Cité par https://www.makerspaces.com/how-to-solder/

Cité par : https://www.twinschip.com/image/cache/catalog/Products%20Twins%20Chip%20Store%202020/Electronic%20Tools/Soldering%20Iron%2060W/SOLDERING%20IRON%2060W%201%20Twins%20Chip-550x550.jpg

• Ventilateur

La fusion de la soudure entraîne souvent la production de fumées, qui peuvent être toxiques en cas d'exposition prolongée. C'est pourquoi la soudure est souvent effectuée dans des zones bien ventilées ou en présence d'un système d'aspiration/ventilateur.

Cité par : https://m.media-amazon.com/images/I/71hrLapGHNL._SL1500_.jpg

• Tapis de soudure

Les tapis de soudure sont parfaits pour protéger les surfaces lors de la soudure, ils vous permettent d'éviter de brûler les tables et de les endommager. En outre, grâce au matériau de la plupart des tapis de soudure, ils sont également antistatiques et contribuent à la protection des composants.

Cité par : https://artistryinglass.on.ca/soldering-mat-by-hakko.html

• Pince à épiler et coup de main

Cité par : https://m.media-amazon.com/images/I/616R9Dx2ejL.jpg

Souvent, avec des composants plus petits et en présence d'un circuit plus compliqué, l'utilisation d'un équipement supplémentaire, comme des mains ou des pinces, peut faciliter le processus. Ceux-ci aident essentiellement à manipuler les composants et à les maintenir dans une position spécifique.

Cité par : https://cdn-shop.adafruit.com/970x728/422-03.jpg

• Pinces à dénuder

Cité par : https://www.digikey.ca/en/resources/conversion-calculators/conversion-calculator-wire-size

Les pinces à dénuder sont utilisées pour exposer le fil interne et retirer l'isolation plastique afin de vous permettre de créer des connexions entre différents fils. Elles sont conçues pour différents diamètres (ou calibres) de fil, ce qui est indiqué sur l'outil lui-même. L'American Wire Gauge (AWG) est un moyen normalisé de spécifier la taille d'un fil. Digikey propose par exemple un calculateur de conversion de calibre de fil : ici.

Cité par : https://www.elecrow.com/pub/media/catalog/product/cache/f8158826193ba5faa8b862a9bd1eb9e9/1/4/14426251290_1.jpg

• Coupeur à affleurement

Les coupeurs affleurants sont parfaits pour obtenir une coupe précise et nette du joint soudé !

Cité par : https://www.homedepot.ca/product/klein-tools-flush-cutter-lightweight-5-inch/1001331556

• Soudure

Le matériau utilisé pour créer des joints s'appelle la soudure, elle est souvent vendue en rouleaux de fil, il existe différentes formes de soudure qui peuvent varier en dimension. Veillez à toujours utiliser de la soudure sans plomb, car l'alternative est toxique. Lorsque vous achetez de la soudure pour les circuits, assurez-vous que ce n'est pas de la soudure de plomberie.

Cité par : https://www.circuitspecialists.com/content/105918/4900-454g.jpg

• Flux

Le flux est un matériau utilisé pour faciliter la soudure. Ce produit chimique élimine les oxydes sur les surfaces des métaux à souder et permet à la soudure de couler plus uniformément sur le joint et les composants.

Cité par : https://m.media-amazon.com/images/I/71xcL1o3zwL._AC_SY355_.jpg

• Étaleur de pointes

Ce produit chimique aide à nettoyer la pointe du fer à souder lorsqu'elle est noircie ou très oxydée et permet de souder avec beaucoup plus de facilité. Ce produit est idéal si le fer à souder ne se nettoie pas avec une laine de laiton ou une éponge ordinaire.

Cité par : https://d3dappj20mot0o.cloudfront.net/userfiles/images/products/rrlotion-41192_tip-t_dv_webxl.jpg

• Laine de laiton et éponge humide

A brass wool can be use to help clean oxidization off of the soldering iron - this aids in adhesion between the soldering iron and the solder. A wet sponge can be used to help clean the iron while soldering. Wet paper towel can also be used.

Cité par : http://electropit.com/index.php/2016/06/11/how-do-you-keep-it-nice-and-shiny/

Cité par : https://eleshop.eu/brass-wool-for-cleaning-a-soldering-tip.html

Entretien des outils

• Nettoyage de la pointe du fer

En utilisant une éponge humide ou de la laine de laiton, nettoyez régulièrement la pointe du fer à repasser afin d'éliminer la vieille soudure et l'oxydation.

• Étamez la pointe du fer lorsque vous utilisez le fer

Ajoutez une petite quantité de soudure au fer pour l'empêcher de s'oxyder lorsque vous le placez dans le support. Vous pouvez ensuite l'essuyer avec l'éponge/laine avant de commencer à souder.

• Sélectionnez la bonne température
  • 700F (370C) pour les composants à trous traversants et les fils.
  • 600F (315C) pour les composants montés en surface

Des températures plus élevées peuvent endommager le fer et le faire brûler et s'oxyder plus rapidement. Il est bon d'utiliser la température la plus basse possible qui fera quand même fondre la soudure. Au fur et à mesure que la panne s'oxyde, une température plus élevée sera nécessaire pour l'utiliser efficacement.

• Ne pas faire:

1. Ne laissez pas le fer allumé. Si vous laissez le fer allumé, la pointe risque de brûler et de s'abîmer avec le temps.
2. Ne limez pas la pointe. Les pointes ont un revêtement protecteur qui s'abîmera.
3. Ne touchez pas le tapis ou tout autre plastique avec le fer. Une fine pellicule de plastique se formera sur le fer et empêchera la soudure, y compris sur les gaines thermorétractables.

Comment souder

Mettre en place

Pour commencer à souder, rassemblez tout l'équipement et les composants nécessaires. Commencez par déterminer quelle connexion doit être réalisée et comment vous comptez la réaliser. Ensuite, nous allons installer le fer et la station. Assurez-vous d'avoir un fer à souder et un support en état de marche, de la laine de laiton ou une éponge humide, de la soudure, une ventilation et (en option) un flux et un produit pour nettoyer les pointes. Allumez le fer à souder et sélectionnez la température appropriée pour le fer :

• 700F (370C) pour les composants à trous traversants et les fils.
• 600F (315C) pour les composants montés en surface

Souder des fils

Cité par : https://www.bobvila.com/articles/how-to-strip-wire/

Souder deux fils est la meilleure façon de s'exercer à la soudure au tout début. Il existe deux types de fils : les fils toronnés et les fils à âme pleine. Les deux ont une âme métallique enveloppée d'un plastique. Pour voir le métal, vous devez exposer l'âme en retirant le plastique. Pour ce faire, vous pouvez utiliser une pince à dénuder ou une pince coupante. Si vous utilisez une pince à dénuder, placez le fil dans la fente prévue pour le calibre de fil que vous utilisez et appuyez doucement autour du tube. Veillez à ne pas couper l'âme du fil, l'objectif étant d'exposer l'âme. Une fois que le périmètre de l'enveloppe a été découpé, vous l'enlèverez en la faisant glisser du noyau comme indiqué ci-dessous.

Comment fonctionne le dénudeur de fils ?

Le dénudeur de fils fonctionne grâce à des lames de forme circulaire et de différents diamètres qui correspondent à différents calibres de fils. La pince à dénuder est conçue pour couper la gaine d'un fil sans en couper l'âme.

1. Prenez quelques fils, dénudez 1 cm à chaque extrémité.
2. Torsadez les deux fils ensemble avec une pince ou vos doigts.
3. Tenez le fer à souder comme un stylo. Chauffez les deux fils pendant 1 à 2 secondes, puis faites couler la soudure sur la connexion. L'objectif est de chauffer la connexion et non la soudure. Une fois que vous voyez la soudure couler uniformément sur la connexion, retirez la soudure et le fer à souder.
   1. Une exposition prolongée du fer à repasser sur le PCB et d'autres composants électroniques les fera brûler ; veillez donc à ne pas laisser le fer à repasser trop longtemps.
4. Laissez la connexion refroidir, cela prend généralement 20 à 30 secondes. Pendant ce temps, évitez de déplacer les fils.

Soudure THT

1. Placez le fil (tige métallique provenant du composant) ou le câble dans le trou du protoboard ou du PCB. Pliez légèrement les fils vers l'extérieur pour que le composant ne tombe pas à travers.
2. En tenant le fer à souder comme un stylo, chauffez la plaquette de cuivre et le fil avec le fer à souder jusqu'à ce que la soudure commence à couler et forme une connexion solide. Retirez la soudure, puis le fer à souder. Ce processus ne doit prendre que quelques secondes.
   1. Une exposition prolongée du fer à repasser sur le PCB et d'autres composants électroniques les fera brûler ; veillez donc à ne pas laisser le fer à repasser trop longtemps.
3. Laissez refroidir la connexion.
4. Coupez l'excès de plomb le plus près possible de la carte avec une pince coupante ou un coupe-fil.

Lorsque vous soudez, veillez à ne pas utiliser trop ou trop peu de soudure - comme vous le voyez ci-dessous, le joint doit idéalement avoir une forme conique.

Cité par : https://www.reddit.com/r/consolerepair/comments/ie72ml/quick_soldering_guide_by_adafruit_make_sure_all/

Considérations sur la soudure

Polarité

Lorsque vous soudez différents composants, tenez compte de leur polarité ! Souvent, certains composants ne fonctionnent que lorsqu'ils sont connectés d'une certaine manière, comme c'est le cas des LED. Les LED ont une extrémité positive et une extrémité négative et le composant ne fonctionne que lorsqu'il est connecté d'une certaine manière.

Cité par : https://www.davidhaillant.com/how-to-determine-through-hole-led-polarity/

Sensibilité à la chaleur

Pour diverses raisons, telles que le matériau ou la taille, certains composants ne peuvent supporter que certains niveaux de chaleur lorsqu'ils sont soudés. S'ils sont exposés à trop de chaleur pendant trop longtemps, ils risquent de brûler et de devenir inutilisables.

Cité par : https://www.build-electronic-circuits.com/how-transistors-work/

Électricité statique

Certains composants sont incroyablement sensibles à l'électricité statique et nécessitent donc un équipement spécifique lors de leur manipulation. Il existe 4 types d'équipements ESD utilisés pour vous aider à vous mettre à la terre afin d'éviter d'endommager l'équipement.

Il existe des gants, des tapis, une dragonne et un sac. Pour en savoir plus sur les équipements ESD, cliquez ici.

Cité par : https://www.tme.eu/en/news/library-articles/page/44771/esd-personal-protective-equipment/