Il y a des moments où même les meilleurs fers à souder n’accéléreront pas votre rythme de soudure. Et si la carte se soudait toute seule ? C’est le but de Carl Bugeja, et ce PCB qui peut se souder et puis d’autres cartes !
L’approche de Bugeja est décrite à l’aide d’une analogie avec la pizza : le PCB est la pâte, la pâte à souder est la sauce et les garnitures sont les composants du circuit. Mettez tout cela dans le four, et vous avez un circuit imprimé ̶t̶a̶s̶t̶y̶p̶i̶z̶z̶a̶ prêt à l’emploi !
Pour ceux qui ne sont pas familiers avec l’électronique à montage en surface, de grands pochoirs sont placés sur des circuits imprimés préfabriqués. Ensuite, une couche de pâte à souder (pensez au dentifrice, pas à la soudure typique) est appliquée à travers les pochoirs. Une machine pick-and-place est ensuite utilisée pour déposer les composants sur la pâte à souder, puis toute la carte passe dans un four de refusion où les composants sont cuits en place. Si vous avez besoin de faire des milliers de planches, alors c’est la solution.
Bugeja utilise l’une des nombreuses couches du PCB comme moyen de transmettre la chaleur. Plutôt qu’un plan de masse en cuivre massif, Bugeja a reconfiguré cette couche en une piste qui fournit une certaine résistance et chauffe la carte. Cette chaleur fait refondre la pâte à souder et souder les composants en place.
Bugeja a délibérément maintenu les valeurs de résistance à un niveau bas. Cela a permis aux cartes de s’auto-souder à 165 degrés Celsius (328 degrés Fahrenheit) en utilisant seulement 9 volts. Le 165°C magique est la température nécessaire pour faire fondre la pâte à braser basse température (Chip Quik TS391LT50 pour les connaisseurs). Bugeja a choisi une construction PCB qui était bonne jusqu’à 170°C, et comme il s’agit d’une soudure unique de cinq minutes, elle offrait un support robuste pour la carte.
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L’inconvénient du processus est qu’il s’agit d’un processus ponctuel, mais Bugeja est préparé pour cela et utilisera cette couche comme plan de masse (GND) en soudant une résistance de zéro ohm de la piste à la connexion GND. Une solution élégante, si nous le disons nous-mêmes.
Le circuit a été conçu à l’aide d’Altium Designer, et Bugeja l’a utilisé comme un avantage, acheminant la piste d’auto-soudure ondulée autour de nombreux vias qui fonctionnent entre les couches du circuit. L’entrée pour la puissance de soudage se fait via deux extensions vers le PCB. Ces extensions prennent la puissance autour de la piste et peuvent être facilement cassées lorsque le travail est terminé. Comment est-ce possible? En d’autres termes, en utilisant des « vias de morsure de souris », de minuscules grignotages sont fabriqués directement dans la structure du PCB. Ils peuvent être facilement cassés et poncés, laissant peu ou pas de trace de leur existence.
Le premier essai s’est bien passé. Bien sûr, ce n’était pas parfait, avec quelques gouttes de soudure qui nécessitaient un peu de retravail, mais la carte est sortie sans dommage ; tout ce dont il avait besoin était un chargeur de démarrage, quelques modifications de composants et un croquis Arduino personnalisé pour contrôler la prochaine partie du projet.
Initialement, Bugeja contrôlait manuellement la température en augmentant régulièrement la tension, mais Bugeja a estimé qu’un ordinateur pourrait faire mieux ! Quelle technologie pourrait auto-souder avec précision un autre circuit en utilisant le profil de température exact de la pâte à souder ? Eh bien, ce serait le PCB que Bugeja venait de souder lui-même. Oui, la carte fraîchement créée possède un Atmel MEGA32U4 (très utilisé dans le monde Arduino) et un capteur de température (thermocouple). Tout ce que l’utilisateur a à faire est de connecter sa carte compatible au PCB, d’appuyer sur un bouton et un contrôleur PID cuisinera avec précision votre PCB ̶p̶i̶z̶z̶a̶ sur commande.
La deuxième version (Bugeja appelait cela une « fille ») de la carte était connectée à l’original (mère) à l’aide de deux vis mécaniques. Le thermocouple a ensuite été scotché sous la planche. En appuyant sur le bouton, l’esquisse Arduino a commencé à s’exécuter, en contrôlant le profil de température à 165 ° C où les composants se sont installés dans leurs positions finales. La carte fille a été un succès, et Bugeja a célébré en créant une autre carte, la petite-fille de l’original.
Le projet de Bugeja est une excellente approche de la soudure à montage en surface et nous pouvons voir qu’il attire l’attention de nombreux experts en électronique désireux de repousser les limites de ce qui est possible dans le domaine. À l’heure actuelle, nous achetons soit des équipements coûteux pour refusionner nos constructions à montage en surface, soit construire de petits projets à l’aide de plaques chauffantes MHP30, soit faire du bricolage avec votre propre four grille-pain à refusion.
Vous pouvez en savoir plus sur le projet de Bugeja et télécharger les fichiers PCB à partir du référentiel GitHub.