Lundi, avril 11 2016

[TIPS] Prends un cône je te dis !

Ça fait plusieurs fois que l’on me demande comment souder des CMS, je vais essayer de faire une série sur tous les types de package que j’aime assembler :) On va commencer avec le plus simple le TQFP (0.5mm pitch).

En premier lieu oubliez toutes les conneries vous disant de prendre de la pâte à braser ou des pannes de fer de 0.15mm. Pourquoi ? parce que c’est des conneries et que vous allez perdre plus de temps et d’argent que nécessaire. Tant que l’on ne touche pas aux QFN ou aux BGA il n’y a besoin que de matériel générique.

Alors les petits… On va commencer par le premier point les Pannes de Fer pour faire du CMS. Je vais y aller direct la meilleure c’est le 0.8mm conique. Et rien d’autre ! Avec la 0.8mm conique vous pouvez assembler aussi bien du TQFP que du gros PDIP (pour ceux qui aiment ça… faut de tout pour défaire un monde). Pour faire simple avec une 0.8mm conique la transmission de chaleur est très bonne et il est simple de faire glisser une goutte de soudure sur la patte.  La vidéo n’est pas de bonne qualité mais on fait ce qu’on peut :) Le secret ? Utiliser du flux pour souder proprement ça évite les ponts de soudure en court circuit !

Vous pouvez voir que la première soudure sans flux à tendance à adhérer sur toutes les parties métallique et à faire un gros pâté sale. Une fois le flux en place il suffit d’étamer la panne et de faire de rapide mouvement dans le sens de la PIN du chip pour déposer la soudure ! \o/

Bon bon bon ok j’ai dit de prendre du 0.8mm et j’ai utilisé du 0.5mm et vous allez me dire que je mens, du coup comme j’aime bien les challenges (et surtout avoir raison…) je vous fait la même avec la panne de 2.0mm !

Avec la panne de 0.8mm la soudure se fait à 350°C, 330°C pour la panne de 2.0mm. L’exemple le plus intéressant est le suivant avec la panne de 0.15mm. Le problème de ces pannes fines est le refroidissement de la pointe quand elle entre en contact avec la soudure. Dans la vidéo on peut voir que la pointe a du mal a fondre les boules de soudure… et je suis à 380°C.

Comme vous pouvez le voir le bout de la pointe ne transmet pas assez de chaleur seule la surface autour du cône permet de fondre la soudure. Je ne dis pas qu’il est impossible de faire ça avec une panne aussi fine, mais juste que c’est plus d’emmerdes que nécessaire.

panne015_result good_resultLes deux secrets sont donc l’utilisation de flux (il en faut toujours beaucoup !) et une binoculaire. Et la c’est sans négociation, en fait si je devais donner un conseil ça serait de partir sur une station de soudage moins cher (AOYUE ?) avec un fer au minimum 60W si possible 80W et avec les 200 euros que vous économiserez (par rapport a une station Weller) achetez-vous une bino ! Le problème quand on soude c’est pas la main qui tremble, c’est le feedback des yeux qui est peu précis :) Vous serez étonnez de voir la précision de vos mouvement une fois accompagné d’une bino. Le premier prix que j’utilise depuis des années est ici. Il existe une version avec un objectif 2X qui a une distance de travail plus courte. Elle est super cheap et c’est très bien parce que les optiques se retrouvent au dessus du fer ou de la souflette. Donc en attendant de devenir le roi du CMS et d’acheter une Mantis garder vos 5k$ pour vos projets :)

PS: je n’ai pas parlé d’une de mes techniques de soudure les plus rapide. Celle qui consiste à souder toute la rangée d’une traite en faisant des court-circuits et en les nettoyants avec de la tresse.

IMG_20160411_234439[1]


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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.

SONY DSC
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).

SONY DSC
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.

SONY DSC

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

IMG_20160323_002016 (2)


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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.

SONY DSC

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

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Lundi, octobre 20 2014

Seeedstudio Limite Perçage

Petit article juste pour vous parler d’un bonne surprise, la qualité des pcb SeeedStudio semble avoir été vraiment améliorée, vous pouvez voir en exemple un des plus « mauvais » via que j’ai trouvé sur ce batch.

Le via doivent normalement avoir une pastille de 0.8mm mais avec une pastille à 0.6mm et un perçage à 0.3mm le via est correcte.

Pour comparaison voila une analyse d’un PCB produit par le même service en 2012.

seeedstudio_2012_analysis


Classé dans:Microscope, PCB

Seeedstudio Limite Perçage

Petit article juste pour vous parler d’un bonne surprise, la qualité des pcb SeeedStudio semble avoir été vraiment améliorée, vous pouvez voir en exemple un des plus « mauvais » via que j’ai trouvé sur ce batch.

Le via doivent normalement avoir une pastille de 0.8mm mais avec une pastille à 0.6mm et un perçage à 0.3mm le via est correcte.

Pour comparaison voila une analyse d’un PCB produit par le même service en 2012.

seeedstudio_2012_analysis


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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 :

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Avec les composants :

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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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