Aprenda el proceso de ensamblaje de montaje en superficie de bricolaje de Bil Herd

Puede hacer su propio ensamblaje de PCB basado en tecnología de montaje superficial con solo un puñado de herramientas y un poco de paciencia. En el corazón de mi proceso SMT es detenerme para inspeccionar los diversos pasos mientras trato de mantener un poco de limpieza en el proceso.

El montaje en superficie o la tecnología de montaje en superficie (SMT) es la forma moderna de ensamblar placas de circuito impreso (PCB) y es lo que se ve comúnmente al abrir una pieza de tecnología moderna. Es mucho más pequeño que la antigua tecnología Through-Hole (TH), en la que los cables de los componentes se insertaban en los orificios de la PCB, y al acto lo denominamos "relleno", ya que teníamos que introducir los componentes en los orificios.

Algunas herramientas especializadas hacen que esto sea mucho más fácil, pero los piratas informáticos ingeniosos podrán armar una plantilla de plantilla de soldadura en pasta, pinzas de vacío y un horno tostador modificado con un controlador que puede seguir el perfil de reflujo de la soldadura en pasta. Donde no debe escatimar es en la calidad, la antigüedad y el almacenamiento de la soldadura en pasta.

Únase a mí después del descanso para ver mi descripción general en video del proceso que utilizo en mi taller, junto con los detalles de cada paso de mi proceso de ensamblaje SMT.

Los nombres de los paquetes de montaje en superficie pueden ser un poco confusos. En el video hablo de pats que tienen un pin pitch de 0,5 milímetros, pero cuando se trata de resistencias, usamos números como 0603 y 0402 que miden 0,06×0,03 pulgadas. Siempre es una buena idea tener ejemplos a los que pueda hacer referencia para asegurarse de que está utilizando el paquete del tamaño correcto.

Mirando mi fiel regla Adafruit con los tamaños de los componentes que se muestran, diré que comúnmente hago los componentes de tamaño 0603 de forma regular, aunque he hecho 0402 para componentes de RF donde menos tamaño significa menos cosas como la inductancia que lucha contra usted a medida que sube. frecuencia. No trabajo con los componentes más pequeños del 0201 porque tengo miedo de inhalarlos porque son muy pequeños.

Prácticamente todas las partes de SOIC que ves se pueden hacer usando los métodos que muestro en el video y normalmente bajo a un espacio entre cables de 0,5 mm, aunque en el video sueldo algunos chips que tienen un espacio entre cables de 0,4 mm, el más pequeño que hago. en mi laboratorio casero.

Hoy en día, "colocamos" un componente en PCB sin necesidad de agujeros para los cables de los componentes, y en lugar de aplicar soldadura después del hecho en su forma fundida, usamos una pasta de soldadura que consiste en fundente y soldadura. La pasta se puede empacar en una variedad de formas, pero compro mi pasta en jeringas y las guardo en un refrigerador pequeño y solo por un tiempo limitado, ya que la pasta de soldadura tiene una vida útil que depende del tipo y el lugar donde la compre.

La pasta de soldadura se denota por el fundente en el que se basa, yo uso "no clean", que significa más o menos lo que dice, el resultado final es operable sin limpiar la PCB. Si estoy entregando el tablero a otra persona, normalmente lo limpio de todos modos, lo cual repaso en el video.

La soldadura es una amalgama de pequeñas gotas de soldadura en suspensión con fundente y puede ser lo más delicado de la soldadura de bricolaje, ya que la soldadura tiene una vida útil definida de semanas, si no días, según el fabricante. En pocas palabras, si no recuerda cuándo compró su soldadura, deséchela. Compro una soldadura formulada para una mejor vida útil llamada pasta Zeph que se mantiene más tiempo que una mezcla de producción, y la guardo en un pequeño refrigerador dedicado (piense en un refrigerador de seis paquetes) y lo guardo en posición vertical en jeringas con la aguja apuntando hacia abajo.

La soldadura también viene en muchos tipos, comenzando con con plomo o sin plomo y luego con variaciones según el tipo de fundente que contenga. Utilizo la versión "sin limpieza" que no tiene que limpiarse o puede limpiarse con alcohol en lugar de los limpiadores de fundente más fuertes.

Hay varias formas de colocar la soldadura en pasta en la PCB; se puede aplicar manualmente usando una jeringa y apretando bien a la antigua para depositar la soldadura en las almohadillas de conexión de la PCB. También tengo un dispensador operado por presión de aire que realmente no uso.

Mi método de acceso es usar una plantilla de máscara de pasta y pasar la pasta por la PCB como se ve en el video. Hay un truco para escurrir la pasta para no presionar demasiado fuerte mientras la fuerza a través de la pantalla de la máscara de pasta. Las plantillas de máscara de pasta están disponibles por unos pocos dólares de las mismas fuentes en las que compro mis PCB, para tiradas más grandes buscaría compañías como OSH Stencil.

Siempre inspecciono la PCB antes de colocar los componentes en la placa y utilizo un microscopio estéreo X10 para este paso. Lo que estoy buscando es cualquier cosa que pueda crear un cortocircuito de soldadura más tarde, es decir, si está en cortocircuito ahora, lo más probable es que lo esté más tarde.

El truco consiste en colocar los componentes en la placa, como acurrucados en la pasta de soldadura, sin manchar la pasta ni doblar los cables de los componentes. Las pinzas funcionan para componentes más pequeños como resistencias y condensadores, pero a menudo para los circuitos integrados (IC) se debe tener cuidado de colocar el paquete plano. Tengo una variedad de formas de hacer esto usando succión, incluida la pequeña ventosa con una perilla para apretar para un método totalmente manual o cuando hago mucho, podría inspirarme para encender mi pequeño recogedor de piezas alimentado por succión hecho de un viejo bomba de acuario

Probé una variedad de hornos de reflujo, incluido el T-962 (con modificaciones según los artículos de Hackaday sobre el tema), pero siempre lo encontré deficiente, especialmente con componentes altos y oscuros, ya que el patrón de radiación dentro del horno es algo desigual.

Para hacer un mejor horno a pequeña escala, comencé con un horno de convección Black & Decker y compré el controlador de horno Controleo3 que viene con un elemento calefactor auxiliar para aumentar el rendimiento. Después de aplicar mucha cinta reflectante y RTV de alta temperatura, el horno se sella contra la mayor pérdida de calor posible. El controlador del horno tarda una hora en aprender las características del horno, pero una vez que aprendí, obtuve resultados realmente buenos y repetibles.

Una consideración importante es el perfil de soldadura, que es un gráfico de calor frente a tiempo. Es más o menos lo contrario de simplemente pegar las placas en un horno caliente hasta que la soldadura se derrita, lo que prácticamente garantiza que el fundente se queme dejando pequeños grumos de soldadura en lugar del reflujo suave que queremos lograr. El perfil de soldadura se ocupa de varias fases, como el precalentamiento y el enfriamiento rápido, además de la etapa de reflujo real.

Instalé un elemento calefactor adicional en mi horno. El Controleo3 se calibra solo para el horno e incluso el tamaño de lo que está cargado en el horno. Vuelvo a entrenar el horno si hago PCB grandes usando una placa en blanco.

Fiel a mi naturaleza, golpeo el elemento soldado final bajo el microscopio por última vez y observo cuidadosamente cada cable y noto los puentes de soldadura o vacíos en el proceso. También estoy buscando que la soldadura se haya derretido completamente y no se vea "grapeada" o donde la soldadura se haya fusionado en pequeños grumos en lugar de una unión de soldadura afilada correctamente.

Me gusta darle a las placas un viaje a través de mi limpiador ultrasónico que guardo solo para PCB. Si bien no suele ser necesario, le da a las tablas un aspecto profesional agradable y facilita la inspección.

Con suerte, uno puede ver que hacer el ensamblaje SMT de bricolaje es ciertamente posible e incluso se puede hacer para la producción a pequeña escala. En mi caso, puedo soldar componentes con un paso de plomo de hasta 0,4 mm, que es bastante pequeño siempre que realice una inspección exhaustiva. Manténgalo limpio, mantenga su soldadura en pasta fresca e inspeccione en cada paso y obtendrá excelentes resultados en su propio taller.