Le brasage est le fait de lier deux métaux à l'aide d'un troisième métal (étain à souder). Cette méthode de raccord est utilisée dans presque toutes les applications électriques, afin de réaliser une liaison électrique et mécanique. La réalisation d'un brasage de qualité est difficile et de nombreux paramètres doivent être pris en compte. Cet article liste les éléments nécessaires au brasage de « composants à insérer ». Une feuille de route indiquant comment réaliser une brasure de qualité est également fournie.

Certains métaux ne permettent pas la réalisation d'une brasure de qualité. La brasure adhère correctement sur quelques métaux seulement. Il s'agit de l'or, de l'argent et du cuivre. Les métaux dont la soudabilité est nulle ou faible sont par exemple l'aluminium, le chrome et le nickel. Lorsque la soudabilité d'un composant métallique est faible, une couche suffisamment épaisse de métal soudable y est appliquée au préalable. De cette manière, un fil peut être « étamé » au préalable en maintenant la panne à souder contre le fil (en dessous de ce dernier) et l'étain à souder sur le fil. Si le fil est suffisamment chaud, l'étain à souder se répand et recouvre l'ensemble de la surface.

Table des matières

Équipement de brasage et étain à souder

L'outil le plus important pour le brasage à main est le fer à souder. Les principaux éléments de ce dernier sont la poignée, l'élément chauffant et la panne. Le fer à souder est souvent relié à une station de soudage  ; ce type de solution est beaucoup plus fiable que les fers à souder utilisés seuls.

L'élément chauffant est de forme tubulaire. La panne à souder est insérée dans la gaine et est donc chauffée par l'élément chauffant. La panne à souder est en cuivre. Le cuivre est un métal qui conduit très bien la chaleur. Les pannes à souder sont facilement interchangeables. Le choix de la panne à souder est lié au type de brasure à réaliser. Ainsi, par exemple, la zone à braser détermine si la tige doit être droite ou courbe et si elle doit être courte ou longue. Une tige longue refroidit plus vite ; une tige épaisse garde plus longtemps la chaleur.

Étain à souder

Comme expliqué précédemment, l'étain à souder est également très important pour la liaison des matériaux. L'étain à souder doit présenter un point de fusion inférieur à celui des deux métaux à braser. L'étain à souder le plus fréquemment utilisé contient du plomb et est composé environ de 63 % d'étain et de 37 % de plomb. L'étain à souder fond à 183 °C. Une brasure sans plomb peut être réalisée avec de l'étain, du cuivre ou de l'argent. Elle présente un point de fusion plus élevé (217 °C) que la brasure à l'étain et au plomb. Ses caractéristiques sont également différentes. Un flux (résine) ainsi qu'une petite quantité de produit détergent sont en outre incorporés à l'étain à souder.

Autre équipement utile

Ces éléments ne sont pas essentiels au procédé mais ils le simplifient grandement. L'utilisation d'une troisième main est par exemple pratique, les deux mains étant souvent déjà nécessaires à la réalisation du brasage. Diverses station de soudage et pincettes sont également presque toujours nécessaires. Afin d'assurer une bonne adhérence, il est très important que la pointe reste propre. Pour cette raison, l'utilisation d'un bac de raclage s'avère particulièrement pratique.

Brasage de composants à insérer

La réalisation de plusieurs étapes est nécessaire au brasage. Dans la pratique, elles doivent se suivre rapidement.

1. La panne à souder est placée au niveau de la zone à braser. Le chaleur est transférée aux pièces à braser.
2. L'étain à souder est appliqué à la limite de la panne à souder et de la zone à braser.
3. L'étain à souder chauffe et se répand sur la zone à braser. Ceci permet un transfert de chaleur encore meilleur aux pièces.
4. L'étain à souder fondu se répand sur les pièces et recouvre la zone.
5. Retrait du fil d'étain à souder.
6. Retrait du fer à souder.
7. Aucun mouvement ne doit être effectué sur la zone, qui doit refroidir. La brasure durcit, le joint est terminé.

Règles du brasage

1. Laissez chauffer le fer à souder. En fonction du type de fer à souder, un laps de temps compris entre 2 secondes (JBC) et environ 3 minutes (fers les moins chers) est nécessaire. Commencer à braser quand l'étain se met à fondre n'a pas de sens. Le fer à souder n'est à ce moment-là pas assez chaud pour permettre un transfert de chaleur suffisant aux pièces à braser. En règle générale, une température de 350 °C est appropriée pour les brasures réalisées avec de l'étain au plomb et une station équipée d'une panne passive. 300 °C suffisent en cas d'utilisation d'une station munie d'une panne active. Ces températures doivent être majorées d'environ 30 degrés en cas de brasage avec de l'étain sans plomb.
2. Retirez le matériau excédentaire/à éliminer. Coupez-le d'abord, effectuez le brasage ensuite. Cette opération doit être effectuée avant le brasage, afin d'éviter d'abîmer la brasure par la suite. Souvent, le brasage est effectué avant l'opération de découpe. Cette méthode paraît simple, mais entraîne l'endommagement de la brasure. Cette dernière est en effet soumise à une force importante dans ce cas. En outre, le cuivre nu apparaît à l'emplacement de la découpe (oxydation).
3. Nettoyez l'étain à souder oxydé attaché à la panne à l'aide d'une éponge humide. L'étain à souder oxydé n'est pas un bon conducteur. Il risque également de contaminer la brasure suivante. La panne doit pour cette raison être nettoyée avant chaque série de brasages. L'éponge doit être humide, mais pas vraiment mouillée. Dans le cas contraire, la température de la pointe baisserait de manière trop importante.
4. Placez la panne contre la pièce à souder la plus lourde. La pièce la plus lourde absorbe la part de chaleur la plus importante, elle doit donc être chauffée en premier.
5. Faites fondre une petite quantité d'étain à souder entre la panne et la zone à braser. Cette opération s'appelle « faire un pont ». La mise en place de ce pont a pour objectif d'accélérer le transfert de la chaleur. Cela est nécessaire afin de ne pas dépasser le temps de brasage maximum.
6. Le brasage doit être réalisé en l'espace de 3 secondes maximum. Si l'opération dure plus longtemps, le risque d'endommager le composant de manière irrémédiable augmente.
7. La quantité nécessaire d'étain à souder doit être appliquée sur la face opposée afin de réaliser la brasure elle-même. La brasure elle-même doit à présent être réalisée :
• Maintenez la panne au même emplacement,
• La zone à braser est suffisamment chaude,
• À cette étape, l'étain à souder peut être appliqué.
Lors de l'application de l'étain à souder, évitez que l'étain ne touche directement la panne. L'étain doit fondre entre les matériaux conducteurs.
8. Retirez le fil d'étain à souder, mais laissez le temps à la brasure de se répandre. L'étain à souder doit maintenant être retiré, mais le fer à souder doit reposer encore quelques instants sur la zone à braser. Cela laisser le temps à la brasure de se répandre correctement. Nous appelons cette étape « l'écoulement ». Assurez-vous que les pièces reliées les unes aux autres par la brasure ne bougent pas pendant le durcissement de cette dernière.

Température de brasage

Un dispositif électronique permet de maintenir la température du fer à souder à un niveau fixe. Pendant le brasage, la température de la pointe varie toutefois, en particulier sur les systèmes munis de pannes passives. Comme expliqué, la température de la panne doit être plus élevée que la température de fonte de l'étain à souder. Ceci est nécessaire car les pièces à relier doivent d'abord être chauffées. Il est en effet impossible de braser lorsque les conducteurs sont froids. La chaleur excédentaire stockée dans la panne permet donc de chauffer les pièces à braser. Ceci implique que la température réglée au départ (par exemple 350 °C) baisse pendant le brasage jusqu'à environ 260 °C (en fonction de la masse de la brasure réalisée). Cette valeur est appelée température de travail réelle.

Après la réalisation de la brasure, la température de la pointe augmente à nouveau jusqu'au niveau d'origine (350 °C ou 385 °C). Le procédé de brasage peut commencer à nouveau. Cette variation de température est appelée cycle du fer à souder. Ce point est développé plus en détail dans l'article consacré aux pannes actives et passives .

Brasure impropre et brasure de qualité

Une brasure de qualité doit permettre :

  • Une bonne adhérence entre les composants à lier
  • Une bonne liaison électrique (bon contact électrique)
  • Une bonne liaison mécanique (les composants doivent être solidement fixés les uns aux autres)
  • Fiabilité et durabilité du produit
Un brasage à la température correcte permet de s'assurer de la bonne adhérence entre les composants à lier. Cette dernière est également favorisée par l'utilisation d'étain à souder auquel une réside fluidifiée et une petite quantité de détergent ont été incorporées (brasage avec noyau de résine). Il est également capital de ne pas bouger les composants pendant le refroidissement.

Brasure de qualitéBrasure impropre

Ces informations vous permettront de vous familiariser quelque peu avec le monde du brasage. Dans le cadre d'une utilisation récréative, ces informations peuvent être suffisantes au brasage de circuits imprimés. En matière de brasage, le plus important est toutefois la pratique.