Mardi, mars 22 2016

Stylo Ventouse ++

Ça faisait un bout de temps que je n’avais rien posté et HugoKernel menaçait de me virer de #madeinfr !

Maintenant que mon four est réparé je compte bien me remettre à assembler des cartes et pour ça pas mieux qu’un stencil, de la pâte à braser et une pompe à vide pour poser les composants. Il est possible d’acheter des stylo ventouse pas cher sur la Baie !

$_12

Soyons francs…. C’est de la merde, ça n’aspire même pas une poussière et la construction est fragile. On va avoir besoin de quelques trucs pour moins de 20$.

SONY DSC

Le stylo, une pompe motorisée de chez seeedstudio et un peu de tuyau plastique 6/4mm (pour aquarium). (EDIT: La pompe peut-être trouvée sur ebay pour moins de 3€ ! http://www.ebay.fr/itm/152016013472 )

pvc_tube6V Mini Vacuum Pump_01

 

 

 

 

 

Il va falloir modifier la pompe pour l’utiliser à l’envers. Commencez par démonter les vis noires et accéder à la dernière cavité au contact du moteur.

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Dernière cavité

Percez le trou pour le tuyau sur la paroi en plastique de la dernière cavité (au foret à main pour plus de contrôle). L’air est initialement aspiré dans une petite rigole entre le plastique et la cage du moteur. Étalez de l’Araldite entre le plastique et le moteur en prenant soin de ne pas baver sur l’axe. Puis maintenir le moteur alimenté en rotation en revissant la pièce de plastique (pour éviter de coller l’axe).

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Joint de très haute technologie à base de résine polymère !

Remontez la pompe en prenant bien soin de replacer l’axe de la valve dans le bras du moteur.

Il ne manque plus qu’a percer le capuchon arrière du stylo et de couper une petite partie de la « baudruche » interne. Le tube PVC rentre tout juste dedans, autant en profiter pour faire joint. Faites aussi un trou de 3mm dans le plastique juste au dessus de la buse d’aspiration.

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La pompe de seeedstudio est largement assez efficace à 2 ou 3V (voir la vidéo).

IMG_20160323_002016 (2)


Classé dans:Astuce / Tips, Divers, DIY, Electronique

Stylo Ventouse ++

Ça faisait un bout de temps que je n’avais rien posté et HugoKernel menaçait de me virer de #madeinfr !

Maintenant que mon four est réparé je compte bien me remettre à assembler des cartes et pour ça pas mieux qu’un stencil, de la pâte à braser et une pompe à vide pour poser les composants. Il est possible d’acheter des stylo ventouse pas cher sur la Baie !

$_12

Soyons francs…. C’est de la merde, ça n’aspire même pas une poussière et la construction est fragile. On va avoir besoin de quelques trucs pour moins de 20$.

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Le stylo, une pompe motorisée de chez seeedstudio et un peu de tuyau plastique 6/4mm (pour aquarium). (EDIT: La pompe peut-être trouvée sur ebay pour moins de 3€ ! http://www.ebay.fr/itm/152016013472 )

pvc_tube6V Mini Vacuum Pump_01

 

 

 

 

 

Il va falloir modifier la pompe pour l’utiliser à l’envers. Commencez par démonter les vis noires et accéder à la dernière cavité au contact du moteur.

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Dernière cavité

Percez le trou pour le tuyau sur la paroi en plastique de la dernière cavité (au foret à main pour plus de contrôle). L’air est initialement aspiré dans une petite rigole entre le plastique et la cage du moteur. Étalez de l’Araldite entre le plastique et le moteur en prenant soin de ne pas baver sur l’axe. Puis maintenir le moteur alimenté en rotation en revissant la pièce de plastique (pour éviter de coller l’axe).

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Joint de très haute technologie à base de résine polymère !

Remontez la pompe en prenant bien soin de replacer l’axe de la valve dans le bras du moteur.

Il ne manque plus qu’a percer le capuchon arrière du stylo et de couper une petite partie de la « baudruche » interne. Le tube PVC rentre tout juste dedans, autant en profiter pour faire joint. Faites aussi un trou de 3mm dans le plastique juste au dessus de la buse d’aspiration.

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La pompe de seeedstudio est largement assez efficace à 2 ou 3V (voir la vidéo).

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Mardi, juillet 1 2014

Table de placement manuel : Introduction

Le projet OpenAlarm utilisera comme module de transmission des FunkyV3, des cartes de très petites tailles avec tout un tas de composants permettant la connexion à différents type de capteurs, la liaison radio avec la base, etc...

Les Funky V3 sont très petit, pourtant, ils embarquent un bon nombre de composants et pour faire tenir autant de monde sur une surface aussi réduite, pas de mystère, il faut utiliser des composants TRÈS petit, lorsque je dis très petit, je parle de la résistance au format 0402 tout à gauche de la photo ci-dessous :

comparatif_cms.png

Et j'en viens à parler d'une des choses qui fait que OpenAlarm à pris beaucoup de retard, c'est que pour pouvoir manipuler des composants aussi petit en quantité (je ne vais pas faire des cartes que pour moi), il faut du matériel approprié.

Impossible de manipuler de tels composants directement avec les mains, avec des brucelles, c'est faisable mais pas pratique, le plus adapté est d'utiliser une pompe de préhension qui n'est rien d'autre qu'une micro ventouse et si on y ajoute une table de placement, alors, là, on tend vers le parfait...

Mais c'est quoi une table de placement ?

C'est assez simple : on place la ou les cartes électroniques sur une surface, on dispose les composants à proximité, et à l'aide d'un support coulissant et par des mouvements de translation, on vient prendre les composants et on les dépose sur le pcb.

Les composants sont « pris » par un système de pompe à dépression pour une grande précision de positionnement et surtout permettant de prendre des composants dans de très petits formats.

Que trouve-t-on sur Internet ?

Un modèle commercial : ERMES - Table de positionnement CMS

Chez Selectronic, on peut trouver la table ci-dessous :

selectronic_table.png selectronic_table_2.png

Je vois plusieurs points noirs à leur système :

  • La surface sur laquelle on pose son bras est trop petite et non souple, ça sent les douleurs musculaires au bout de quelques heures d'utilisation
  • Le stylo n'est pas maintenu droit par un quelconque mécanisme, je pense qu'il est difficile de manipuler des composants très petit comme des 0402
  • Le prix n'est pas sérieux...

Le modèle en bois peu chère de vpapanik

Ce modèle est intéressant car il utilise principalement des matériaux de récupération...

low_budget_vpapanik.jpg
Photo originale de http://vpapanik.blogspot.fr/2012/11/low-budget-manual-pick-place.html

Un point intéressant est que la pointe de préhension est solidaire du support coulissant, garantissant ainsi une pose plane du composant.

Au final, le système est ingénieux mais prend beaucoup de place (en hauteur) et j'ai un léger doute concernant la stabilité de l'ensemble, enfin, le support pour le bras n'est pas adapté et à la longue, le frottement de ce dernier sur le bord à angle droit du bois ne doit pas être agréable (voir la dernière photo de son article).

La table de Brian Dorey

Alors là, ça commence à devenir du lourd :

pnp-machine_briandorey.jpg

Elle est entièrement en aluminium, elle dispose d'un vrai support pour le bras en cuir / simili, sa tête est articulée et muni d'un moteur pas à pas permettant de choisir l'orientation du composant à l'aide de bouton poussoir se trouvant sur la flanc de la machine.

Il a même publié tous les plans de sa machine sur GitHub.

C'est du super boulot, par contre, elle est difficile d'accès à cause de ses pièces usinées et je la trouve encore assez imposante...

Brian Dorey, non content de sa table de placement manuel, à enchaîné par la suite sur une table de placement automatique plutôt impressionnante : http://www.briandorey.com/?tag=/manual+pick+and+place.

Autre machines...

Je ne vais pas toutes les passer en revue, il y en a trop mais voici quelques pointeurs :

Faisons un mix de tout ça

Prenons les bonnes idées, apprenons des erreurs et créons la notre :

  • Je veux une table qui reste avec un faible encombrement en hauteur
  • Avec le maximum de pièces imprimables à l'aide d'une imprimante 3D
  • Le système d'aspiration doit être automatique, pas besoin de pédale ou de bouton supplémentaire en utilisation normale (avec tout de même un mode manuel)
  • Un support pour bras suffisamment confortable pour travailler quelques heures de suite
  • Un voyant indiquant si la pointe aspire ou non
  • Une mécanique fluide (roulements linéaires)

Au moment ou j'écris ces lignes, ma table maison est terminée et parfaitement fonctionnelle, je fais donc durer le suspens et tâcherai de pondre des articles quand je le pourrai pour décrire la machine...

Dimanche, mars 16 2014

[DIY] Stencil pour soudure de CMS

Bonjour tout le monde !

Après presque un mois d’essais infructueux, j’ai fini par trouver une façon simple et viable de graver des stencils pour soudure de composants CMS.

DSCF2695

Un stencil ce n’est rien de plus qu’une plaque en métal (ou en plastique) avec des trous aux endroits où se trouvent les empreintes des composants CMS.

Avec un stencil, l’opération de soudure de composants CMS se limite à appliquer de la patte à souder sur le circuit avec le stencil puis à passer la carte avec les composants au four (de refusions, pas le four de le cuisine ;) ).

Plus besoin de souder chaque composant à la main. Autant dire que le gain en temps est énorme !

Vous vous demandez surement pourquoi d’un coup je cherche à faire des stencils ?

En fait, j’ai un projet « top secret » sur lequel je travaille depuis plusieurs mois.
J’avais prévu de le rendre public en début d’année, mais j’ai dû me résoudre à attendre encore un peu.
Finalement j’espère pouvoir vous montrer le résultat dans le milieu de l’année, juste pour l’anniversaire des 3 ans du blog.

C’est un projet assez costaud qui me demande de souder un bon nombre de composants CMS, d’où la nécessité d’un stencil pour accélérer l’opération de montage.

En attendant, voici ma méthode étape par étape, du fichier de typon, au stencil final ;)

Remarque n°1 : ma méthode est fortement inspirée de celle disponible sur ce blog anglais :
http://rayshobby.net/?p=1246
Je n’ai pas réinventé la roue, j’ai juste ajouté un peu plus de gomme autour ;)

Remarque n°2 : j’ai laissé traîner un paquet d’indices dans les captures d’écrans ci-dessous.
Mais croyez-moi, ce n’est que la partie visible de l’iceberg ;)

Etape 1 – Générer les fichiers Gerber

eagle_brd

La première étape consiste à générer les fichiers Gerber à partir du typon.
Avec Eagle il suffit d’utiliser l’option « CAM » pour cela.

Suivant le logiciel utilisé la façon de faire est différente.
Mais dans tous les cas il doit être possible de générer les fichiers Gerber à partir des couches du typon.
Si ce n’est pas le cas, changer de logiciel de CAO, c’est vraiment un truc de base.

gerber_zip

Au final pour mon circuit, j’obtiens toute une série de fichiers Gerber prêts à être envoyés en fabrication.
Personnellement je fais fabriquer mes circuits chez Seeedstudio. Je n’ai jamais été déçu par la qualité des PCB.

Etape 2 – Vérification des fichiers Gerber

gerbv_all_layers

L’étape 2 consiste à ouvrir les fichiers Gerber avec un éditeur pour voir si tout va bien.
J’utilise Gerbv pour cela.

Logiquement vous devriez vérifier les fichiers générés avant de les envoyer en fabrication.
Si vous ne le faites pas, vous aurez des surprises parfois ;)

Etape 3 – Sélection des couches « solder mask »

gerbv_p_layers

Après avoir vérifié que tout allez bien, vous devriez pouvoir facilement mettre de côté les couches « solder mask » (masque de soudure) qui nous intéressent.
Ces couches servent à masquer les zones où la soudure devra être appliquée.

Etape 4 – Export en SVG

gerbv_p_layers_export

Une fois les couches « solder mask » séparées du reste il faut les exporter en SVG.
Avec Gerbv il suffit de faire « File » -> « Export » -> « SVG ».

L’opération devra être répétée autant de fois qu’il y a de couches « solder mask » (théoriquement il devraient en avoir une ou deux).

Etape 5 – Ouverture du SVG

inkscape_layer

Une fois la couche « solder mask » exportée en SVG il faut l’ouvrir avec un éditeur de SVG.
Pour cela rien ne vaut Inkscape.

Etape 6 – Dégroupage (étape spécifique à Inkscape)

inkscape_ungroup

Par défaut Inkscape fait des « blocs » quand vous ouvrez un fichier SVG.
Si vous essayez de cliquer sur un des pads de composant, vous remarquerez que tout le bloc se sélectionne.

Ce n’est pas pratique et ça va poser des problèmes par la suite, il faut donc dégrouper le bloc.
Pour ce faire : « Object » -> « Ungroup ».

inkscape_ungrouped

À présent chaque élément du fichier SVG (= chaque empreinte de composants) est indépendant.

Attention : à ce stade, évitez de bouger une empreinte par erreur sinon le stencil sera complètement faux à la fin ;)

Etape 7 – Préparation avant impression

Pour pouvoir graver le stencil, il faut que les pads soient blancs sur fond noir.
Une simple impression en mode négatif pourrait suffire, mais niveau consommation d’encre se serait un massacre d’imprimer des pages noir.

L’idée consiste donc à entourer chaque morceau du stencil d’une zone noir, ni trop grande, ni trop petite.

inkscape_square

Pour dessiner les zones noires, il suffit d’utiliser l’outil « Rectangle ».

inkscape_white_square

Ensuite avec la roue de sélection chromatique il suffit de mettre tous les pads en blanc et les rectangles en noir.

inkscape_lower

Astuce : les rectangles se dessinent toujours par-dessus les autres formes avec Inkscape.
Il suffit de cliquer sur l’icône « Lower selection to bottom » pour « descendre » le rectangle d’un niveau, et faire en sorte qu’il soit en dessous des pads.

Etape 8 – Impression

Pour fabriquer mes stencils, mes PCB, mes faces avant de boitier, bref tout, j’utilise la technique du « transfert de toner ».
Cette technique consiste à utiliser une imprimante laser (et uniquement laser, pas jet d’encre) pour imprimer un motif sur du papier et ensuite le transférer sur un support.

« L’encre » dans une imprimante laser s’appelle du « toner ». C’est une sorte de plastique qui se transfère très bien à la chaleur.
Cerise sur le gâteau : le toner étant un plastique il ne craint pas l’acide, c’est donc tiptop pour faire des circuits ;)

DSCF2627

Pour faire mes circuits, j’utilise une petite imprimante laser du fabricant « Brother » qui m’as coûté ~80€.
Les recharges de toner (noir uniquement) font environ 1000 feuilles et coûtent 40€, pour une imprimante laser c’est vraiment low-cost.

Ironie, si vous avez une imprimante laser professionnelle qui peut imprimer plus de 100 feuilles par minute (le genre de grosses imprimantes laser qui font souvent scanner automatique et fax) ça ne marchera pas aussi bien qu’avec une petite imprimante laser comme la mienne qui fait au maximum 20 pages à la minute les jours de beau temps.
Cela est dû à la puissance du fil Corona des rouleaux chauffant qui chauffent le toner pour l’incruster dans le papier. Sur les grosses imprimantes laser, ils sont tellement puissant que le toner est carrément fondu d’un bloc dans le papier.

DSCF2630

Concernant le papier justement, il faut impérativement du papier glacé pour que le transfert puisse se faire.
MAIS, il ne faut PAS du papier de qualité …

L’idéal c’est le papier glacé de publicité, le truc qu’on jette sans même lire, c’est tiptop.
Pas la peine d’acheter du papier « ultra glossy » à 20€ les 10 feuilles ça ne marchera que très moyennement.

J’adore cette technique pour ce côté « ne marche qu’avec de la merde » :)

Etape 9 – Préparation

DSCF2589

Pour faire les stencils, il faut du métal, idéalement de l’acier au carbone.
Mais bon, l’acier au carbone c’est hors de prix et en plus ça ne se grave pas.
Donc à moins d’avoir une découpeuse laser ça ne vaut pas le coup.

Personnellement pour faire mes stencils j’utilise deux types de métaux : du cuivre et de l’aluminium.
Le cuivre se grave sans problème comme un circuit classique, par contre à l’usage le stencil s’use plus vite.
L’aluminium dure plus longtemps à l’usage et se grave assez facilement avec la bonne méthode. Quand on commence à maîtriser la technique, c’est une solution très intéressante.

Dans les deux cas, les feuilles de métal doivent faire très exactement 1/10iéme de millimètre. C’est l’épaisseur standard d’un stencil pour soudure CMS.
Ce genre de feuille se vend au mètre à 10-20€ le mètre, une petite recherche google donne plein de résultats ;)

DSCF2632

Pour faire la base des stencils, il suffit de découper un rectangle de métal de taille raisonnable.

Etape 10 – Nettoyage

DSCF2636

Avant de pouvoir transférer le toner sur le métal, il faut enlever toute trace de graisse, d’encre, de poussière et autre saloperie.
Pour ce faire il suffit d’essuie-tout, d’acétone et d’huile de coude.

Précaution d’usage : gants et une bonne ventilation, l’acétone n’est pas très bon pour la santé.

Etape 11 – Transfert du toner

C’est désormais le moment de transférer le toner sur le métal.

DSCF2639

Il vous faut :
– un fer à repasser, idéalement un fer à repasser pas cher qui ne servira qu’à cela,
– de l’essuie-tout pour protéger le métal,
– un support dur et bien plat.

DSCF2641

1) Préchauffer le métal en le glissant dans une feuille d’essuie-tout pour éviter que le fer soit en contact direct avec le métal.
Le fer à repasser doit être réglé sur la puissance maximale, faut que ça chauffe !

Laisser préchauffer 20-25 secondes.

DSCF2643

2) Poser le papier avec le toner côté métal. Bien faire attention de ne pas faire de plis.

Attention : le métal chaud va immédiatement faire fondre le toner qui va commencer à se transférer.
Il n’y a pas le droit à l’erreur lors de la pose.

DSCF2645

3) Pour finir le transfert, il suffit de chauffer le métal (toujours en le glissant dans une feuille d’essuie-tout) pendant 30 secondes de plus. Penser à faire des mouvements circulaires et n’oublier pas les angles, c’est ce qui se transfère le plus mal.

Etape 12 – Épluchage

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Après un rapide passage à l’eau froide le papier devrait se décoller facilement.

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Il suffit de tirer doucement sur un coin pour que le toner reste sur le métal, mais pas le papier.
Si le transfert c’est bien fait le papier doit se décoller comme un auto-collant.

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Plusieurs essais sont souvent nécessaires pour trouver le bon type de papier, mais une fois que c’est bon le résultat est au rendez-vous.

Etape 13 – Protection des zones non couvertes

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Avant de passer le métal dans l’acide, il faut protéger chaque centimètre carré de métal à nu.
Les seuls endroits à nu doivent être les zones à graver.

Le scotch transparent marche super bien pour faire le masquage.

Etape 14 – Gravure

DSCF2668

Je ne donnerai pas de détails concernant le mélange permettant la gravure.
C’est une solution acide extrêmement puissante qui grave en moins d’une minute le cuivre ou l’aluminium, mais qui est extrêmement dangereuse à réaliser.

Si vous voulez savoir comment elle se réalise voici un tutoriel :
http://www.instructables.com/id/Stop-using-Ferric-Chloride-etchant!–A-better-etc/?ALLSTEPS

Cette solution est vraiment puissante, en plus de graver ultra rapidement elle est réutilisable indéfiniment.
La réaction avec le cuivre génère une deuxième solution qui peut être régénérée avec de l’oxygène, redonnant la solution de départ.
En plus la solution est transparente, contrairement au perchlorure de fer qui est jaune opaque.

C’est vraiment LA solution pour graver des circuits, mais elle demande de prendre beaucoup de précautions.
Autant le perchlorure de fer n’est pas bien dangereux, à part faire des taches il ne peut pas arriver grand-chose.
Autant l’acide ci-dessus peut ronger tout et n’importe quoi, en plus de réagir violemment au contact de toute substance organique.

Pour faire simple, c’est un mélange d’acide chlorhydrique à 23% et de peroxyde d’hydrogène (eau oxygénée) à 30%.
Même séparément ces deux composantes peuvent ronger du métal … ou une main.

Dans tous les cas, il est obligatoire de porter un vêtement à manche longue en coton, des lunettes de protection pour la chimie (qui couvre contre les éclaboussures), des gants de chimies et un masque (idéalement à cartouche, mais je n’en ai pas).
Le mélange doit impérativement se faire en extérieur, avec une source d’eau vive proche disponible à tout instant.

Pour vous donner une idée, voici ce que donne le mélange dès que le cuivre entre en contact avec l’acide :

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Ça fait des bulles … d’oxygène et de chlore. À ne pas respirer donc.

Etape 15 – Nettoyage

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Au bout d’une grosse minute, le cuivre devrait être rongé entièrement.
Il suffit alors de rincer le stencil à l’eau froide et d’enlever le scotch.

Remarque : la solution de gravure doit être conservé dans un récipient en VERRE, pas en métal (logique) ou en plus plastique (à long terme il sera rongé).
En aucun cas la solution de gravure ne doit être jetée dans la nature. N’essayez même pas d’annuler l’acide avec une base, le résultat serait catastrophique. Si vous voulez vous débarrasser d’un trop-plein de solution, il faut aller en déchetterie.

Le résultat final :

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Etape 16 – Utilisation

Le stencil est prêt, il ne reste plus qu’à le tester !

DSCF2685

Patte à souder, raclette, support, scotch à peinture, stencil et circuit. Let’s go !

Le résultat :

DSCF2689

Avec les composants :

DSCF2691

PS : Pour la recuisson j’utilise un mini four à infrarouge contrôlé par un module « Reflow Controller V2″ de BetaStore.
Ce module m’a coûté un bras, mais le résultat vaut largement mieux qu’un four de recuisson infrarouge tout fait.

Bon WE à toutes et à tous !


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[DIY] Stencil pour soudure de CMS

Bonjour tout le monde !

Après presque un mois d’essais infructueux, j’ai fini par trouver une façon simple et viable de graver des stencils pour soudure de composants CMS.

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Un stencil ce n’est rien de plus qu’une plaque en métal (ou en plastique) avec des trous aux endroits où se trouvent les empreintes des composants CMS.

Avec un stencil, l’opération de soudure de composants CMS se limite à appliquer de la patte à souder sur le circuit avec le stencil puis à passer la carte avec les composants au four (de refusions, pas le four de le cuisine </div>
    
    
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