Après soudure Composants THT la soudure des composants CMS est pour ainsi dire la discipline suprême parmi les défis de la soudure. La difficulté augmente à mesure que la taille des composants diminue.
SMD signifie "Surface Mounted Devices" (dispositifs montés en surface) et est parfois aussi appelé "SMT", ce qui signifie "Surface Mounted Technology" (technologie montée en surface). Derrière ces deux termes se cache une technique de montage dans laquelle les composants électroniques sont soudés à la surface d'un circuit imprimé pour établir le contact avec celui-ci. Contrairement aux composants THT, les composants SMD ne sont donc pas enfichés à travers le circuit imprimé, mais simplement posés dessus et soudés à la position correcte.
Ce qui semble intimidant à première vue ne l'est en fait pas. Bien sûr, la plupart des composants SMD sont un peu plus petits et manipulent des pincettes et peut-être. même une loupe est nécessaire, mais en plus, ces composants peuvent parfois être soudés plus rapidement et plus facilement que les composants THT.
En effet, il n'est plus nécessaire d'insérer le composant, de le fixer, de retourner le circuit imprimé, de souder le composant..." comme vous le savez peut-être déjà. Composants THT ne connaît pas. En effet, cela se transforme rapidement en un petit jeu du type "poser le composant, le souder, et voilà". Une fois que l'on a appris à "souder en CMS", on gagne beaucoup de temps. De plus, de nombreux composants ne sont plus disponibles que sous forme de CMS. De plus, on économise de la place lors de la conception des platines.
Vous l'avez donc déjà remarqué : la technologie SMD offre de nombreux avantages. Pour que la mise en route ne soit pas aussi difficile, voici quelques conseils pour souder des composants SMD.
Consignes de sécurité
Je sais que les notes suivantes sont toujours un peu ennuyeuses et semblent inutiles. Malheureusement, de nombreuses personnes qui savaient "mieux" ont perdu des yeux, des doigts ou d'autres choses à cause d'une négligence ou se sont blessées. La perte de données est presque négligeable en comparaison, mais même celles-ci peuvent être vraiment ennuyeuses. Par conséquent, veuillez prendre cinq minutes pour lire les consignes de sécurité. Parce que même le projet le plus cool ne vaut pas une blessure ou d'autres problèmes.
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Conditions préalables
Articles utiles :
Vous pouvez trouver des informations plus utiles sur les bases de la soudure dans l'article suivant :
Électronique - Mon ami le fer à souder
Électronique - desserrez les connexions soudées, nettoyez et retirez les composants
Matériel requis :
Dans la liste suivante, vous trouverez toutes les pièces dont vous avez besoin pour mettre en œuvre cet article.
Outil requis :
Dans la liste suivante, vous trouverez tous les outils dont vous avez besoin pour mettre en œuvre cet article.
Taille ou formes de boîtier des composants CMS
Toutes les formes de cas ne sont pas présentées dans l'article suivant. Seuls les plus courants
ULN2003A dans le boîtier SO-16
Informations sur la forme du boîtier : https://en.wikipedia.org/wiki/Small_Outline_Integrated_Circuit
WS2812B en boîtier 5050
Vous trouverez toujours des informations sur la forme du boîtier dans la fiche technique du composant respectif. Dans ce cas, le nom indique déjà les dimensions : les 50 premiers du nom signifient dans ce cas que le premier bord du boîtier mesure 5,0 mm de long. Le deuxième 50 correspond au fait que le deuxième côté du boîtier mesure 5,0 mm de long.
| taille Code (pouces) selon la norme EIA |
longueur en mm | Largeur en mm | longueur en pouces | largeur en pouces |
|---|---|---|---|---|
| 01005 | 0,4 | 0,2 | 0,016 ± 0,0008 | 0,008 ± 0,0008 |
| 0201 | 0,6 | 0,3 | 0,024 ± 0,002 | 0,012 ± 0,001 |
| 0402 | 1,02 ± 0,10 | 0,50 ± 0,10 | 0,040 ± 0,004 | 0,020 ± 0,004 |
| 0504 | 1,27±0,15 | 1,02 ± 0,15 | 0,050 ± 0,006 | 0,040 ± 0,004 |
| 0603 | 1,60 ± 0,10 | 0,80 ± 0,10 | 0,063 ± 0,004 | 0,031 ± 0,004 |
| 0805 | 2,00 ± 0,15 | 1,25 ± 0,15 | 0,079 ± 0,006 | 0,050 ± 0,006 |
| 0907 | 2,29 ± 0,20 | 1,78 ± 0,20 | 0,090 ± 0,008 | 0,070 ± 0,008 |
| 1008 | 2,50 ± 0,15 | 2,00 ± 0,15 | 0,098 ± 0,006 | 0,078 ± 0,006 |
| 1206 | 3,20 ± 0,15 | 1,60 ± 0,15 | 0,126 ± 0,006 | 0,063 ± 0,006 |
| 1210 | 3,20 ± 0,15 | 2,50 ± 0,15 | 0,126 ± 0,006 | 0,098 ± 0,006 |
| 1411 | 3,50 ± 0,20 | 2,80 ± 0,20 | 0,138 ± 0,008 | 0,110 ± 0,008 |
| 1515 | 3,81±0,38 | 3,81±0,38 | 0,150 ± 0,015 | 0,150 ± 0,015 |
| 1608 | 4,00 ± 0,20 | 2,00 ± 0,20 | 0,157 ± 0,008 | 0,078 ± 0,008 |
| 1812 | 4,60 ± 0,20 | 3,20 ± 0,20 | 0,181 ± 0,008 | 0,126 ± 0,008 |
| 1825 | 4,60 ± 0,20 | 6,30 ± 0,20 | 0,181 ± 0,008 | 0,248 ± 0,008 |
| 2010 | 5,08 ± 0,13 | 2,54 ± 0,08 | 0,200 ± 0,005 | 0,100 ± 0,003 |
| 2220 | 5,70 ± 0,20 | 5,00 ± 0,20 | 0,224 ± 0,008 | 0,197 ± 0,008 |
| 2312 | 6,00 ± 0,20 | 3,20 ± 0,20 | 0,236 ± 0,008 | 0,126 ± 0,008 |
| 2512 | 6,35 ± 0,13 | 3,20 ± 0,08 | 0,250 ± 0,005 | 0,126 ± 0,003 |
| 2515 | 6,30 ± 0,20 | 3,81 ± 0,20 | 0,248 ± 0,008 | 0,150 ± 0,008 |
| 2716 | 7,00 ± 0,20 | 4,00 ± 0,20 | 0,275 ± 0,008 | 0,157 ± 0,008 |
| 2824 | 7,20 ± 0,20 | 6,10 ± 0,20 | 0,283 ± 0,008 | 0,240 ± 0,008 |
| 2917 | 7,30 ± 0,20 | 4,30 ± 0,20 | 0,287 ± 0,008 | 0,170 ± 0,008 |
| 2920 | 7,30 ± 0,20 | 5,00 ± 0,30 | 0,287 ± 0,008 | 0,197 ± 0,012 |
| 3111 | 8,00 ± 0,20 | 2,80 ± 0,20 | 0,315 ± 0,008 | 0,110 ± 0,008 |
| 3931 | 10,00 ± 0,20 | 8,00 ± 0,20 | 0,394 ± 0,008 | 0,315 ± 0,008 |
| 4018 | 10,16 ± 0,20 | 4,60 ± 0,20 | 0,400 ± 0,008 | 0,181 ± 0,008 |
| 4040 | 10,2 ± 0,50 | 10,2 ± 0,50 | 0,400 ± 0,020 | 0,400 ± 0,020 |
| 4320 | 11,00 ± 0,20 | 5,00 ± 0,20 | 0,433 ± 0,008 | 0,197 ± 0,008 |
| 4335 | 11,00 ± 0,20 | 9,00 ± 0,20 | 0,433 ± 0,008 | 0,352 ± 0,008 |
| 4349 | 11,00 ± 0,20 | 12,50 ± 0,20 | 0,433 ± 0,008 | 0,492 ± 0,008 |
| 4424 | 11,10 ± 0,81 | 6,10 ± 0,40 | 0,435 ± 0,032 | 0,240 ± 0,015 |
| 4527 | 11,50 ± 0,20 | 7,00 ± 0,20 | 0,455 ± 0,008 | 0,275 ± 0,008 |
| 4540 | 11,4±0,58 | 10,2 ± 0,50 | 0,450 ± 0,023 | 0,400 ± 0,020 |
| 4723 | 12,00 ± 0,20 | 6,00 ± 0,20 | 0,472 ± 0,008 | 0,236 ± 0,008 |
| 4825 | 12,20 ± 0,20 | 6,35 ± 0,20 | 0,480 ± 0,008 | 0,250 ± 0,008 |
| 5550 | 14,00 ± 0,71 | 12,70 ± 0,63 | 0,550 ± 0,028 | 0,500 ± 0,025 |
| 5727 | 14,40 ± 0,20 | 7,00 ± 0,20 | 0,567 ± 0,008 | 0,275 ± 0,008 |
| 6145 | 15,50 ± 0,20 | 11,50 ± 0,20 | 0,610 ± 0,008 | 0,455 ± 0,008 |
| 6561 | 16,50 ± 0,20 | 15,50 ± 0,20 | 0,651 ± 0,008 | 0,610 ± 0,008 |
| 7565 | 19,10 ± 0,96 | 16,50 ± 0,83 | 0,750 ± 0,038 | 0,650 ± 0,033 |
pâte à braser
Stockage correct de la pâte à braser :
Le stockage de la pâte à souder est une chose qui rend la manipulation de la pâte à souder un peu plus difficile que celle de l'étain de soudure du commerce. Alors que ce dernier peut être laissé à l'abandon, la pâte à souder est un peu plus difficile à stocker. Contrairement à l'étain, le flux contenu dans la pâte à souder se volatilise avec le temps. Cela signifie qu'avec le temps, la pâte à souder n'a plus l'air aussi "liquide" et peut donc moins bien être appliquée. De plus, la soudure qu'elle contient se lie moins bien aux surfaces métalliques.
Cependant, cette volatilisation du flux de pâte à braser peut être stoppée. Pour ce faire, vous devez stocker la pâte à souder à basse température, par exemple au congélateur. Assurez-vous toutefois de conserver la pâte à souder soit séparément des aliments, soit très bien emballée au congélateur. N'oubliez pas que la pâte à souder contient souvent du plomb et d'autres substances que vous ne voulez absolument pas dans votre alimentation !
Soudage SMD avec soudure et fer à souder
La soudure des composants SMD avec de la soudure et du fer à souder fonctionne toujours selon le même principe.
1. Étamez un tampon de soudure libre - de préférence un tampon qui n'est pas connecté à une grande zone de cuivre - avec un peu de soudure.
2. Chauffez la soudure sur la pastille étamée, placez en même temps le composant et réalisez ainsi une première liaison soudée entre le circuit imprimé et le composant.
3. Vérifiez si le composant est correctement orienté/correctement polarisé.
4. Soudez les contacts restants du composant.
résistances/condensateurs
en-têtes de broches
Sera ajouté.
douilles de poteau
Sera ajouté.
ESP8266 ESP-12
CI
La soudure des circuits intégrés dans le boîtier SOP fonctionne également selon un principe similaire.
Bouton THT
La soudure des boutons THT - c'est-à-dire des boutons qui sont insérés à travers le circuit imprimé - est dans l'article Électronique – Souder les composants THT à la main décrites.
Bouton CMS
Les boutons SMD peuvent également être facilement soudés avec de la soudure à l'étain et un fer à souder.
5050 LED
Les LED comme les "célèbres" WS2812B ont certes aussi des contacts qui sont relativement accessibles de l'extérieur. Mais une grande partie de ces contacts se trouve sur la face inférieure du boîtier de la LED. C'est pourquoi ces LED ne peuvent pas être soudées de manière fiable à la platine dans ce type de boîtier. Même une connexion initialement stable peut facilement se rompre par la suite en raison de la flexion du circuit imprimé ou des vibrations.
Par conséquent, vous devriez mieux souder les composants dans ce type de boîtier avec de la pâte à souder.
Soudage SMD avec pâte à souder et fer à souder
La procédure de soudage des composants SMD avec de la pâte à souder et du fer à souder est presque toujours similaire et peut être résumée comme suit.
1. Enduisez toutes les pastilles de soudure du composant souhaité avec de la pâte à souder.
2. Placez le composant, alignez-le correctement et vérifiez s'il est correctement orienté.
3. Sans toucher le câble du composant (le composant pourrait alors glisser), chauffez le tampon à souder du premier câble du composant jusqu'à ce que la pâte à souder se liquéfie et que le câble du composant soit soudé au tampon à souder.
4. Vérifiez à nouveau que le composant est toujours correctement aligné et orienté.
5. Soudez les contacts restants du composant selon le même schéma.
résistances/condensateurs
Sera ajouté.
en-têtes de broches
Sera ajouté.
douilles de poteau
Sera ajouté.
ESP8266
Sera ajouté.
CI
Sera ajouté.
Bouton THT
La soudure des boutons THT est en section Bouton THT dans l'article Électronique – Souder les composants THT à la main décrites.
Bouton CMS
5050 LED
Soudure CMS avec pâte à souder et station à air chaud
Souder avec de la pâte à souder et de l'air chaud est un vrai plaisir, une fois que l'on sait comment s'y prendre. Le grand avantage est qu'il suffit d'appliquer la pâte à souder et d'insérer grossièrement le composant. Le composant, la pâte à souder et le circuit imprimé/les pastilles de soudure sont ensuite chauffés en "une seule fois" par l'air chaud. La tension de surface de la soudure liquide qui en résulte entraîne "automatiquement" le composant dans la position correcte. Les composants soudés de cette manière ont un aspect très professionnel et permettent d'économiser beaucoup de temps, surtout lorsque le nombre de composants est important.
La procédure de soudage avec de la pâte à souder et de l'air chaud peut être grossièrement divisée en les étapes suivantes.
1. Enduisez toutes les pastilles de soudure du composant souhaité avec de la pâte à souder.
2. Placez le composant, alignez-le correctement et vérifiez s'il est correctement orienté.
3. chauffer le composant, la pâte à souder et le circuit imprimé à l'air chaud jusqu'à ce que la température de fusion de la pâte à souder soit atteinte, jusqu'à ce que le composant "flotte" complètement.
4. Laissez refroidir les composants et la carte de circuit imprimé.
IMPORTANT : Lors du soudage à l'air chaud, il est important de veiller à ce que les composants que vous soudez n'aient pas absorbé trop d'humidité auparavant. Sinon, il peut arriver que cette humidité se dilate fortement pendant le chauffage et fasse "éclater" le boîtier, ce qui détruirait finalement le composant. Vous trouverez plus d'informations sur ce problème dans le paragraphe suivant "Stockage des composants CMS".
Soudage CMS avec pâte à braser et four (soudage par refusion)
La soudure CMS avec pâte à souder et four est presque identique à la soudure à air chaud. Sauf que cette fois la chaleur ne vient pas du sèche-cheveux de la station à air chaud mais d'un four. Pour être précis, le circuit imprimé équipé de la pâte à souder et des composants est placé dans le four. Cela suit alors une caractéristique de température programmable dans laquelle les composants et la carte de circuit imprimé sont d'abord préchauffés et finalement soudés.
Ce processus est également appelé brasage par refusion et correspond en principe au même processus de brasage que celui utilisé dans les processus de fabrication professionnels. Ensuite, bien sûr, à une échelle légèrement plus grande et hautement automatisée.
La procédure de cette méthode peut être divisée en les étapes suivantes.
1. Enduisez toutes les pastilles de soudure du composant souhaité avec de la pâte à souder.
2. Placez le composant, alignez-le correctement et vérifiez s'il est correctement orienté.
3. Placez la carte de circuit imprimé entièrement (ou partiellement) assemblée dans le four et démarrez le processus de soudure.
4. Sortez le circuit imprimé du four et laissez-le refroidir.
IMPORTANT : Même lors de la soudure par refusion, il est important de veiller à ce que les composants que vous avez soudés n'aient pas absorbé trop d'humidité auparavant. Sinon, il peut arriver que cette humidité se dilate fortement pendant le chauffage et fasse "éclater" le boîtier, ce qui détruirait finalement le composant. Vous trouverez plus d'informations sur ce problème dans le paragraphe suivant "Stockage des composants CMS".
Stockage des composants SMD ou comment éviter l'effet pop-corn
Si vous souhaitez souder des composants SMD maintenant ou à l'avenir à l'aide de procédés à air chaud ou de refusion, vous devez vous assurer qu'ils sont toujours emballés de manière étanche et avec peu d'humidité.
Pourquoi c'est un problème?
Malheureusement, les composants SMD et le plastique qu'ils utilisent absorbent très facilement l'humidité. L'humidité contenue dans l'air ambiant normal est déjà suffisante pour cela. Celui-ci est absorbé par le plastique des composants SMD et enfermé de telle manière qu'il ne puisse plus s'échapper aussi rapidement. Si le composant est chauffé rapidement pendant le processus de brasage, l'humidité stockée se dilate plus rapidement qu'elle ne peut s'échapper du composant. Cela provoque l'éclatement des composants concernés. C'est pourquoi ce phénomène est familièrement aussi "Effet "pop-corn appelé.
Afin d'éviter cette erreur, il est important que vous stockiez toujours vos composants SMD de manière sèche et hermétique. En usage professionnel, il existe des armoires de séchage spéciales à cet effet, dans lesquelles l'humidité est maintenue constamment à un niveau bas.
C'est bien sûr un peu exagéré pour un usage hobby. Cependant, de bons résultats peuvent également être obtenus ici en stockant les composants dans un sac en plastique scellé avec quelques sacs de déshumidificateur.
Vous pouvez également voir à quel point les composants que vous utilisez sont sensibles à l'humidité grâce à la valeur MSL, qui est généralement imprimée sur l'emballage. Ce MSL (niveau de sensibilité à l'humidité) indique combien de temps les composants respectifs peuvent être traités après ouverture de l'emballage sans dommage à prévoir.
Le MSL est divisé en niveaux suivants selon la version actuelle de la norme J-STD-020D.
| Niveau MSL | "Durée de vie" après retrait de l'emballage | |
|---|---|---|
| durée | Conditions | |
| 1 | illimité | 30°C / 85 % HR |
| 2 | 1 an | 30°C / 60 % HR |
| 2a | 4 semaines | 30°C / 60 % HR |
| 3 | 168 heures | 30°C / 60 % HR |
| 4 | 72 heures | 30°C / 60 % HR |
| 5 | 48 heures | 30°C / 60 % HR |
| 5a | 24 heures | 30°C / 60 % HR |
| 6 | "temps sur l'étiquette" (TOL) |
30°C / 60 % HR |
Comment sécher des éléments de construction devenus "humides" ?
Au cas où le "bébé est déjà tombé dans le puits" et que vos composants CMS avec MSL-6 traînent depuis des semaines sur votre bureau, il y a encore un peu d'espoir. Dans le cadre d'une utilisation professionnelle, vous devriez laisser sécher ces composants dans une armoire de séchage pendant un certain temps. Mais en tant qu'utilisateur à domicile, vous pouvez aussi les mettre dans un four normal. Séchage au four à 100°C pendant environ 24 heures permis.
Cela vous coûte des frais d'énergie, mais peut être moins cher que de devoir commander à nouveau les composants.
IMPORTANT : Assurez-vous de placer au moins un tampon dans le vôtre. Les composants pourraient être contaminés par des matériaux nocifs, qui ne devraient pas nécessairement se retrouver sur votre plaque à pâtisserie préférée. Si vous voulez être du bon côté ici, vous pouvez également vous procurer un four à pizza et l'utiliser exclusivement comme four de séchage.
Qui n'est pas/très difficile à souder à la main
Malheureusement, tous les composants ne peuvent pas être soudés de manière contrôlée sur le bureau à la maison. Par exemple, il existe certains boitiers boîtiers SMD comme les boitiers BGA dont les contacts de connexion se trouvent sur la face inférieure du composant. Cela présente l'avantage qu'un grand nombre de contacts peut être logé dans un espace relativement petit.
Malheureusement, cela présente également un inconvénient majeur et demi pour les utilisateurs à domicile : ces composants ne peuvent pas être soudés avec un fer à souder, mais uniquement avec de l'air chaud ou dans le processus de refusion. De plus, les points de soudure ne peuvent pas être contrôlés ou ne peuvent l'être qu'avec beaucoup de difficulté. Dans les lignes de production, les cartes de circuits imprimés équipées de boîtiers BGA sont contrôlées avec un appareil à rayons X après assemblage. Malheureusement, la plupart des utilisateurs à domicile n'ont pas cette option.
Informations Complémentaires
https://de.wikipedia.org/wiki/Moisture_Sensitivity_Level
http://www.netzmafia.de/skripten/hardware/SMD/index.html
https://makerfab.blogspot.com/2018/09/w-hy-ws2812sk6812-failures-after-smt.html
https://de.wikipedia.org/wiki/Chip-Bauform
https://de.wikipedia.org/wiki/Surface-mounted_device
Amusez-vous avec le projet
J'espère que tout a fonctionné comme décrit. Si ce n'est pas le cas ou si vous avez des questions ou des suggestions, faites-le moi savoir dans les commentaires. Je les ajouterai à l'article si nécessaire.
Les idées de nouveaux projets sont toujours les bienvenues. 🙂
PS Beaucoup de ces projets - en particulier les projets matériels - coûtent beaucoup de temps et d'argent. Bien sûr, je le fais parce que j'aime ça, mais si vous pensez que c'est cool que je partage l'information avec vous, je serais heureux d'un petit don au fonds du café. 🙂
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Pour moi en tant que débutant dans le domaine de la soudure des composants smd, c'est un guide à lire, merci beaucoup.
Super, je suis content. 🙂
Merci pour vos commentaires!
Cordialement
Fabien
Classe! C'est exactement le genre d'introduction que je cherchais. Merci beaucoup!
Super, je suis content. 🙂 Merci pour vos commentaires !
Cordialement
Fabien