Four CMS / Plancha CMS - utiliser un fer à repasser pour souder vos composants CMS/SMD (composants montés en surface)

08 dec 2020: ajout de nombreux compléments dans cette article, y compris profiles de soudures CMS et d'autres approches très intéressantes.

J'adore la créativité des Makers... mais là je suis resté stupéfait.

Souder des composants CMS au fer à repasser... franchement, il fallait oser!

Utiliser un fer a repasser pour créer un four refusion en vue de souder des composants CMS... il fallait y penser! C'est ce que j'ai découvert dans regardant la vidéo du PIKOCUBE 2 (très intéressante par ailleurs).


On y voit un FER a repassé sur lequel est déposé un PCB en cours de refusion. Détaillons un peu cette installation:

  • Le fer a repassé... dont la semelle à déjà fait l'objet de plusieurs nettoyage/décapage.
  • Une alimentation 5V de type industriel (pour le microcontroleur)
  • Un relais statique (en bas à gauche, avec les fils rouges) pour contrôler l'alimentation de la semelle (en 220V AC of-course). Il faut compter 10A pour une semelle de 2000 Watt. Celui-ci fait 25A.
  • Un thermocouple type-K pour relever la température de la semaine. La NTC est collé avec du Kapton (aussi issu du monde 3D).
  • Le thermocouple utilise un MAX6675 (un MAX31855 peut également être utilisé).
  • Un ESP8266 en guise de microcontrôleur (programmé sous Arduino).
    Après recherche, il s'agit d'un contrôleur PID.
  • Un afficheur OLED 128*64 pixels pour l'interface utilisateur.
  • Un encodeur rotatif pour la sélection de la température
  • Un bouton marche/arrêt

Ce qui est très intéressant de constater, c'est que le logiciel suit un profil de température... il est possible de constater ici la phase de préchauffage (preheat) à 150°C.

Avant de passer à la refusion (reflow) à 200°C.

Il faut quand même rappeler qu'une refusion ne se conduit pas n'importe comment, voici un graphique du profil d'une refusion. 


Notez les différent points suivants:

  • Phase de préchauffage "ts" assez longue... 
  • rampe de monté en température vers la refusion (3°C/s max)
  • rampe de refroidissement (6°C/s max).
  • un temps de refusion (de TP-5°C à TP+5°C) assez court en fin de compte.
Des valeurs chiffrées seraient certainement très intéressantes... mais chaque chose en son temps.

Je suis totalement fan!

Voici une autre capture... juste pour le plaisir

Pour et Contre de cette approche

Cette méthode originale a ses avantages et inconvénient.
 
Pour
  • Fonctionne parfaitement
  • Très bas coût et élément très facile à se fournir
  • Soudure très rapide
  • Simple à assembler
  • Petite taille (donc idéal pour un labo de maker)
 
Contre
  • Ne permet de souder d'un seul côté de la carte
    Si vous avez des cartes double face, l'autre face devra être soudé au canon à air chaud. 
  • Contrôle de température poussif et refroidissement lent!
  • Les cartes doivent être enlevées après que le processus de soudure soit terminé (donc bien avant que le semelle ne soit froide).

En vidéo

Découvrez donc le PikoCube 2 en vidéo (mais aussi le four CMS).

Tutoriel

Voici le schéma et implantation du montage

 

Autres approches

Soudure au Four Toaster

Nos amis Américain son des fana des fours dit  Toaster... plus rare dans nos contrées. Il est donc normal de trouver un projet de soudure CMS par refusion exploitant ce type de four! C'est malheureusement beaucoup plus encombrant!

 
 
C'est l'occasion de croiser un profile de soudure CMS bien plus détaillé... très utile :-) .

Ce qui permet dans le cas d'un four toaster d'avoir un profile  simplifié sous cette forme


Un relevé de la température réelle avec un thermocouple permet de suivre l'évolution assez rapidement.

Note: Le pic de température à ~220°C est anticipé pour éviter de passer par une phase de surfusion. Le tout premier graphique de refusion faisait d'ailleurs état d'une zone de fusion à Tp-5°C.

La DIY Pure de dure

Sur le site de Sparkfun, nous retrouvons même une méthode originale très bon marché utilisant:
  • un appareil de cuisson (coût 30 EUR)
  • un thermomètre infrarouge pour relever la température à distance sans se brûler.
 


La régulation de température et suivit du profile est assuré par l'humain.... il faut donc prévoir 30 minutes d'attention.

2 commentaires:

  1. L’idée est interessante... Je ne savais pas qu’il y avail une courbe à suivre pour refondre...

    RépondreSupprimer