- PVSM.RU - https://www.pvsm.ru -
Когда начинаешь искать возможности произвести на продажу малую партию собственных электронных устройств, то обнаруживаешь, что эту задачу можно решить, не вставая с кресла. Например, так работает сервис Seeed [1], организующий не только производство, но и продажу ваших устройств. Если же вы не уверены, будет ли спрос, или просто желаете сэкономить, то оптимальным вариантом, на мой взгляд, будет заказать печатные платы где-нибудь в Китае, а себе оставить монтаж поверхностных (SMD [2]) компонентов в домашних условиях. Я хочу рассказать, как можно существенно ускорить поверхностный монтаж с помощью самодельных трафаретов и импровизированной печи оплавления.
Трафарет (англ. stencil) в контексте поверхностного монтажа — это тонкая пластина с вырезанными под контактные площадки отверстиями. Он накладывается на печатную плату и намазывается паяльной пастой с помощью шпателя. Далее трафарет убирается, а на контактных площадках остается ровный слой паяльной пасты.
Обычно трафареты вырезаются из стали или пластика, но это может обойтись дорого в масштабах малых партий. Например, при заказе плат 5х5 см мне предлагали изготовить трафарет за $25. Я же собираюсь рассказать, как за полчаса сделать трафарет из алюминиевой банки, используя ЛУТ!
Быстрый нагрев до 150 °C, томление 1 — 2 минуты, быстрый нагрев до 230 °C, оплавление 30 секунд, охлаждение. Смысл всех этих температурных зон в том, что они инициируют процессы, необходимые для образования надежных контактов без лишнего перегрева компонентов. В одной зоне активизируется флюс, в другой расплавление припоя. Существует промышленный стандарт J-STD-20, описывающий рекомендуемые параметры каждой зоны.
Вообще, самый дешевый и простой способ оплавления паяльной пасты — это вот такой:
Еще для оплавления паяльной пасты можно использовать термофен, задувая отдельные компоненты или площади до тех пор, пока паста не расплавится и не создаст контакт. Я активно применял этот способ для своих девайсов, но это было долго, приводило к ненадежным контактам и перегреву элементов. Например, пассивные элементы могли поменять свои значения в пределах 5-10%! Особенно это стало актуально после перехода на бессвинцовую паяльную пасту, требующую бóльшую температуру для оплавления.
И вот оказывается, что люди в интернете уже давно научились переделывать дешевые электродуховки в неплохие печи оплавления (англ. reflow oven) с правильным температурным профилем. Я тоже решил последовать их примеру и расскажу, что у меня получилось.
Я начал с того, что стал мониторить доску объявлений по продаже б/у электродуховок. Через какое-то время появилось объявление о продаже DeLonghi мощностью 2.2 кВт с двумя ТЭНами всего за $30. Правда, впоследствии оказалось, что ТЭНы были подпорчены в процессе эксплуатации и выделяли на 300 Вт тепла меньше.
Открыв корпус, я обнаружил, что внутри все очень хорошо организовано, и подключиться к ТЭНам будет просто.
Для управления ТЭНами я взял самые дешевые твердотельные реле (англ. solid-state relay, SSR) с оптической развязкой на 25А по $3 за штуку.
В качестве контроллера я выбрал ControLeo [4], купив его за $60 вместе с термопарой и доставкой из США. Девайс пришел в виде набора, который еще надо было допаять, рассверлить, собрать:
Контроллер имеет двухстрочный ЖК-экран, две кнопки управления и четыре +5В выхода на реле. Программный код открыт и может быть залит на устройство посредством USB и Arduino IDE. Через кнопки управления реализовано меню с возможностью настроить и протестировать выходы, а также начать процесс оплавления. Настройки сохраняются в постоянной памяти. Кроме того, при их изменении запускается обучающий режим, в котором контроллер корректирует время включения/выключения реле для выполнения требований промышленного стандарта оплавления J-STD-20.
В соответствии со стандартом, скорость нагрева печи оплавления должна быть не меньше 1.25 °C/сек. Первые тесты показали, что обычных мощностей печки не хватает, и скорость нагрева всего 0.5 °C/сек. Тогда я предпринял несколько шагов по улучшению скорости нагрева. Каждый шаг добавил примерно 0.25 °C/сек:
Таким образом, печь заработала. После нескольких экспериментов я пришел к выводу, что платы можно размещать прямо на прилагаемой к печке металлической решетке, а термопару располагать над платой, зафиксировав провод канцелярской прищепкой. Тесты показали, что изменение номиналов пассивных элементов — минимальные. В общем, печь готова — бери запекай!
Автор: barabanus
Источник [5]
Сайт-источник PVSM.RU: https://www.pvsm.ru
Путь до страницы источника: https://www.pvsm.ru/arduino/81753
Ссылки в тексте:
[1] Seeed: http://seeedstudio.com/
[2] SMD: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D0%B2%D0%B5%D1%80%D1%85%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%BC%D0%BE%D0%BD%D1%82%D0%B0%D0%B6
[3] из википедии: https://en.wikipedia.org/wiki/Reflow_soldering
[4] ControLeo: https://www.kickstarter.com/projects/1471240030/controleo-an-arduino-compatible-controller
[5] Источник: http://habrahabr.ru/post/249017/
Нажмите здесь для печати.