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Vos questions sur le brasage des composants

Discussion dans 'Electronique' créé par joseph gibson, 22 Novembre 2013.

  1. joseph gibson

    joseph gibson Nouveau

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    Vos questions sur le brasage des composants
    Bonjour à tous!

    Je lance un nouveau post sur lequel on pourra parler de tout ce qui concerne, de près ou de loin, le brasage des composants électroniques, et des techniques employées pour arriver à un résultat convenable...et durable...

    Je m'efforcerais de répondre à vos questions techniques dans la limite de mes modestes connaissances.

    A bientôt
     
  2. zingilingiling

    zingilingiling Compagnon

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  3. joseph gibson

    joseph gibson Nouveau

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    Vos questions sur le brasage des composants
    Avant tout, je répond à phil qui a posé une question dans le poste de Gugusse sur les ampoules à Led. Je préfère répondre sur un post dédier unique au sujet pour deux raison:
    1- je ne pourri pas le post de Gugusse avec des choses hors sujet
    2- je pense que le partage des connaissances sera plus accessible. Ainsi une personne cherchant des réponses à des questionnement purement technique sur le brasage devrai atterrir directement dans le post.

    Donc voici la question posée par phil:
    Pour répondre à cette question très intéressante, il va falloir parler des courbes des alliages. Pour ceux qui utilise un alliage plombé (ex Sn62Pb38) on à une température de fusion qui se situe aux alentours de 182°. Pour que le brasage se fasse correctement il faut la monter la t° environ 40° C au dessus, donc 220° puis redescendre en température pour obtenir à nouveau un solidus. Dans cette descente en température, les fabricants d'alliage préconise de tout: 5°/s, 10°/s .... et 20°/s....bref tout ceci n'est pas très clair!

    Ce qu'il faut savoir c'est dans tous les alliages utilisés en électronique , il existe un zone dans la courbe de température à la frontière entre la zone solide et la zone liquide : c'est la zone Plastique! Pour les alliages au plomb eutectique, cette zone ne représente que 3° environ. Pour les alliages sans plomb elle est de plus de 10°. Cette zone plastic, c'est l'ennemi du joint de brasage , elle nous pourri la vie, on devrai l'arrêter et l'enfermer !! :-D Mais pourquoi? me direz vous.

    Je vais résumer: pendant la descente en température, on est obligé de repasser par la zone plastic et durant c'est quelques secondes, l'alliage ne doit sous aucun prétexte bouger, remuer, vibrer.....car il perdrai toute sa structure, deviendrai cassant, résistif, et à l'aspect "givré" ou graniteux.

    Maintenant je peux répondre à la question de Phil: Le passage par la zone plastic doit être le plus bref possible! donc 10° par seconde au moins jusqu'à atteindre 180° .Dans l'industrie, il y a en sortie de four une zone d'aire pulser qui créer pendant plusieurs seconde une chute vertigineuse de la température, puis une descente à température ambiante ( environ 150°). Dans ton cas, tu peux utiliser tous les moyens que tu veux, mais tu ne dois pas bouger le circuit tant qu'il y a liquidus. D'autre part, lorsque tu interviens sur des composants type QFP, le mieux et de préchauffer la zone à 150°, réaliser le brasage, puis laisser redescendre à T° ambiante. C'est paradoxal de chauffer pour pas que ça chauffe pas :shock: ... eh oui , c'est qu'il faut retenir! ce n'est pas la température qui détruit, mais les différences de température !

    Voilà... encore un roman. :drinkers: :drinkers:
     
  4. Pacific13

    Pacific13 Nouveau

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    Vos questions sur le brasage des composants
    Post très intéressant car la littérature sur la brasure au four reste du domaine du matériel professionnel est les diverse courbes de montés en température et surtout de descente ne sont jamais très cohérente en fonction de la brasure utilisée.
    Pour un usage amateur, j'utilise (en fait en cours de finition) un vulgaire four électrique avec une commande de courbe par Microprocesseur la température étant mesurée par thermocouple.
    Pour la montée c'est relativement facile à contrôler par contre la descente après le pic de 220°devient très dificile... Si l'on ventile cela va trop vite, l'ouverture de la porte du four semble aller mais la diminution est rapide au début mais par la suite s'amoindrie pour revenir à la température ambiante, c'est très long, d'ou question.
    Qu'elle est l'interaction sur la qualité de la soudure si la courbe de diminution de température après fusion est beaucoup plus plate que celle préconisée par les fabricants de flux?
    Il est important de noter que j'utilise de la pâte à braser chinoise (coût) et que les montages concernés ont exclusivement un usage amateur, donc avec des contraintes moindres.(quoique en SHF..)
    Ce procédé devient incontournable pour des montages avec des CMS 805 sans parles des 603.
    A l'écoute d'un utilisateur averti (et pro). Merci
     
  5. joseph gibson

    joseph gibson Nouveau

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    Vos questions sur le brasage des composants
    Bonjour Pacific.

    Réponse: Aucune!! La seule chose que tu dois respecter c'est le temps de liquidus, et un passage par la zone plastic très court et sans stress mécanique. tout ce qui se passe sous la température de fusion de ton alliage est sans effet sur l'alliage, mais plus sur les composants qui auront plutôt tendance à refermer la fenêtre de descente en température. je m'explique:

    Pour RESUMER, tu dois te préoccuper de 2 choses : 1-) le temps de liquidus. 2) la vitesse de descente jusqu'au solidus.


    1-) Comme tu l'as dit, il est facile de contrôler le temps de liquidus avec toute la panoplie de termo-couple que tu as installer dans ton four . Dans cette zone du process, un sur-timing aurai pour effet de vieillir prématurément les composants d'un part, et d'autre part d'oxyder l'alliage. Mouai, et alors? on s'en fou qu'il soit oxydé l'alliage ....!! :shock:
    Non ! on ne s'en fou pas du tout! c'est au contraire très important: l'oxydation est un petit peu comme le chien dans le jeu de quille. Les heureux utilisateurs de l'alliage sans plomb Sn62Pb38 jouisse là d'un alliage eutectique, c'est à dire dont la T° de fusion est inférieur à la T° nominal de chaque métaux, et surtout d'une zone plastique de 3°.Comme je l'ai expliqué plus haut il faut traverser cette zone le plus rapidement possible pour ne pas vibrer la molécule d'alliage . Chaque micro% d'oxyde ajouté à l'alliage modifie les caractéristiques de l'alliage, ==> on a plus 62%SN et 38%Pb, mais par exemple: 61.5% + 37.5% + 0.5% Oxyde de plomb + 0.5% Oxyde d'étain. Ce nouvel alliage parait très excitant au premier coup d'œil, mais en fait ses caractéristique sont très très très eloigné de son petit frère qui lui est pur.

    Ce qu'il faut donc retenir, c'est que toute modification de l'alliage par oxydation modifie d'une part sa T° de fusion ( elle augmente) , et d'autre part allonge sa zone plastique ce qui contraindrai de faire une descente en T° plus rapide encore.

    1ère conclusion: Aplanir la courbe juste après le peak, revient à allonger le temps de liquidus... donc attention.


    Et là on en vient toujours au :

    2-) La vitesse de descente

    Maintenant que tu à bien compris l'importance de traverser rapidement la Plastic Zone et de stopper le liquidus rapidement, Je te conseille d'expérimenter la chose suivante.

    il te faut comme matériel: un chronomètre, une sonde de T°, tes yeux.

    Prend un de tes circuits rebutés, poses-y dessus des composants de toutes tailles et de toutes matières avec ta crème chinoise. lance un processus! ce que tu dois faire c'est voir avec tes yeux :rolleyes: le moment ou l'alliage entre en liquidus. d'une part( si tu as une porte vitrée ) tu note la température, et d'autre part tu démarres le chrono. Puis tu laisse monter jusqu'au peak, tu notes le temps écoulé. Puis tu ouvres la porte et tu regarde OBLIGATOIREMENT le moment ou ton alliage se fige et tu note à nouveau le temps écoulé. Tu prends ta petite calculette et tu calcul le temps entre le peak et le solidus ... ta mission maintenant c'est de t'approcher d'une chute de 20°C par seconde. Bon courage!!! :-D Si tu fait cette expérience, je veux bien avoir les résultats.

    [​IMG]
     
  6. Pacific13

    Pacific13 Nouveau

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    Vos questions sur le brasage des composants
    Merci pour ces explications. Je pense faire la manip ce WE. Mais je reste perplexe sur la descente de 20°/s

    La monté en Température de 20° à 220° qui est la température de fusion dure 7'20. A ce moment là, je coupe le chauffage, sur l'inertie de la résistance je monte au peack à 230° en 1'40 et la descente s'ammorce. C'est la que les Athéniens s'atteignirent pour revenir à 220° il faut 1°20 et cela descent doucement , 150° 3°40 et 100° 4'20 plus tard.
    Les soudures sont pas trop mal mais pas satisfaisantes car non brillantes. Je vais poursuivre mes essais . Peut être mon four n'est pas assez costaud pour une montée plus rapide, la descente pouvant être faite avec une regul avec ventilo.

    Merci encore pour ton aide.
     
  7. mikymike

    mikymike Nouveau

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    Vos questions sur le brasage des composants
    Bonjour,

    Je soude aussi au "four" et ma technique pourrait intéresser ceux qui recherchent à faire cela à l'économie.
    J'avais tester il y a quelques années le kit four de pcb pool. Ce n'était pas terrible, le four montait difficilement en température et la régulation ne servait à rien.Il fallait allumer à fond et au bout de 3min ça soudait.

    Du coup j'ai fait une bidouille avec un grille pain piloté par variateur halogène.
    Ca monte vite en température, se contrôle bien et une fois que ça soude on éteint et on sort la plaque tout de suite. La température redescend très vite.
    C'est un montage que j'ai utilisé pour des centaines de circuits avec succès. Certes c'est une technique peu conventionnelle et potentiellement dangereuse mais si on prend certaines précautions tout se passe bien.

    Voilà, si cela vous intéresse je pourrai en dire plus (+ photos). Si c'est trop dangereux je me tais.
     
  8. phil135

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    Vos questions sur le brasage des composants
    la soudure de cartes au grille-pain ... maintenant que je sais que ça existe, il va me falloir les détails :shock: !!
     
  9. joseph gibson

    joseph gibson Nouveau

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    Vos questions sur le brasage des composants
    bjr à tous

    Pacific13:


    Merci d'avoir communiqué tes temps de fusion.

    1er partie de la courbe: tu as une montées de 7'20 certainement linéaire de 20 à220° c'est une résultat qui ne sera choquant ni pour les circuit imprimés, ni pour les composant. Il faudrai voir en revanche les datas du fabricant de crème... mais bon , ce qu'il faut retenir, c'est lors de la rampe de montée, les flux déoxydants s'active dans un premier temps, puis avec la chaleur commence à se décompser. il vaut mieux entrer en fusion pendant la pleine zone active du flux. Donc on à là une montée un petit peu trop lente.

    2eme partie de courbe : liquidus + peak
    Si tu a compris les principe chimique qui agissent sur notre alliage , je pense alors que tu sais déjà que 3 minutes de liquidus cumulé, c'est trop!! :les flux se sont fait la valisent depuis longtemps, donc ton alliage à commencé son viellissement par oxydation. C'est ce qui explique son aspect non brillant.... en revanche , le coté positif , c'est qu'il à eu largement le temps de bien migré :wink: La solution du ventilo s'impose !

    3eme partie de la courbe: la descente
    Comme je l'ai dit plus haut, pas de règle strict ! la seule chose c'est d'atteindre le solidus en quelques secondes (3 ou 4 ) lorsque le sollidus est atteint .....c'est la fête :drinkers:

    TECHNIQUE DU GRILLE PAIN

    pourquoi pas!! moi aussi je suis curieux de voir ça!
     
  10. MJL

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    Vos questions sur le brasage des composants
    Je brase aussi au grille pain :wink:
    3 euros au troc de lille plus une sonde thermo de récupe.

    J'ai perfectionné le système en faisant une régule de T° avec un ST7 qui pilote l'alimentation du grille pain et j'ai de supers résultats.
    J'ai même brasé un BGA pour dépanner un copain.

    Pour avoir une bonne montée en T°, je l'ai isolé et rajouté une porte pour évité les déperditions. :-D

    Je mettrais des photo à l'occasion.
     
  11. mikymike

    mikymike Nouveau

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    Vos questions sur le brasage des composants
    Ah un ami du petit déjeuner ! :wink:

    Je vais avoir 3 petites cartes à souder la semaine prochaine, je prendrai quelques photos et indiquerai ma procédure.
    Elle n'est pas aussi perfectionnée que la tienne MJL. En fait j'ai appris avec une sonde de T° il y a quelques années et maintenant je fais tout au pif et au chronomètre. Il n'empêche que cela fonctionne à chaque fois.
     
  12. mikymike

    mikymike Nouveau

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    Bonjour,

    J'ai pris quelques photos de mon usage du grille pain pour ceux que cela intéresse.
    C'est une technique comme une autre, sans prétention (et sans investissement ni financier ni consommateur de temps... la technique du poil dans la main en somme :wink:).
    Voici les photos :

    [​IMG]


    J'étale la patte directement sortie de la seringue (buse fine) :
    [​IMG]


    Je positionne les composants qui doivent passer au four, généralement les boitiers QFN et les quartz :
    [​IMG]


    Voici le fameux four. Un grille pain à 10€ chez Darty, j'ai enlevé le mécanisme de mise en route et je l'ai remplacé par un variateur pour lampe halogène. Attention, ce type de variateur ne peut pas supporter la puissance du grille pain en continue. Le triac à l'intérieur va chauffé donc il faut lui coller un petit bout d'alu pour absorber un peu de chaleur le temps de la soudure. En pratique ça se passe très bien et le variateur est à peine tiède après une session. (Il tient aussi malgré des dizaines d'utilisation dont plusieurs en été toulousain à 35°C de température ambiante... donc ça va).
    [​IMG]


    Ici l'on voit les circuits à l'intérieur lorsque cela chauffe à fond.
    Je chauffe à fond pendant 20 secondes (~1000W), puis je baisse à 250W et je laisse pendant 2min minimum, puis je chauffe à fond et là en à peine 10 secondes on doit voir que ça soude (brille), on attend 5-10 sec et on coupe tout. Ceci est une technique à l'arrache pour suivre la courbe de refusion. Ce qui est important c'est de stabiliser pendant 2min autour de 120-150°C pour que l'eau s'évapore et ensuite de souder rapidement avant de sortir les plaques illico (en douceur, l'étain est encore liquide et ça peut bouger).
    [​IMG]


    [​IMG]


    [​IMG]


    Avant je mettais peut de patte et il est arrivé deux trois fois qu'une patte soit mal soudé. Maintenant, si le QFN n'est pas trop petit (0.5mm d'entraxe), je préfère en mettre un peu plus. Fatalement il y a des ponts entre pattes. Pour supprimer cela, je prends mon fer à souder avec une panne fine et je le passe sur toute une rangée de pattes sans forcer. La panne récupère l'excédent et laisse la même quantité sur toutes les pattes.

    [​IMG]


    Ensuite je soude le reste et c'est fini !

    [​IMG]


    Cette technique ne convient pas pour les petits composants passifs, diodes et transistors. Mais vu l'investissement, on ne va pas chipoter.

    J'espère que cela vous aura plu/servi ou bien fait rire, au choix :wink:.

    Cordialement,
    Michaël
     
  13. lion10

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    Vos questions sur le brasage des composants
    Bonsoir

    Astucieux le grille pain :eek:

    Pouvez vous dire pourquoi, courbe t° mauvaise ou dépôt trop important de patte à braser et risque de dessouder ces composants lorsque vous retirez le court cicuit au fer à souder ?

    Pour étaler la patte sur les qfn il vous faudrait un masque de sérigraphie cela serait peut être possible à faire si vous avez une fraiseuse CNC ?
    Après ce pose le problème de bien le positionner sur la carte à souder .

    Lorsque vous appuyez sur la seringue il faut sans doute être très adroit et faire dans la délicatesse afin de ne pas déposer trop de patte ?

    cdlt lion10
     
  14. pierrepmx

    pierrepmx Compagnon

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  15. joseph gibson

    joseph gibson Nouveau

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    Vos questions sur le brasage des composants
    Bonsoir miky! merci pour le partage, !! mais du coup je suis comme pierrepmx, je ne vois pas les photos :sad: moi qui avais hâte de voir ça, je suis super frustré! :shock:
     
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