Hay momentos en los que incluso los mejores soldadores no acelerarán su ritmo de soldadura. ¿Y qué si la placa se soldaba sola? ¡Este es el objetivo de Carl Bugeja, y este PCB que puede soldarse a sí mismo y luego a otros tableros!
El enfoque de Bugeja se describe usando una analogía con la pizza: el PCB es la masa, la soldadura en pasta es la salsa y las coberturas son los componentes del circuito. ¡Ponga todo esto en el horno y tendrá una PCB ̶t̶a̶s̶t̶y̶ ̶p̶i̶z̶z̶a̶ lista para funcionar!
Para aquellos que no están familiarizados con la electrónica de montaje en superficie, se colocan plantillas grandes sobre PCB prefabricadas. A continuación, se aplica una capa de pasta de soldadura (piense en pasta de dientes, no en soldadura típica) a través de las plantillas. Luego se usa una máquina de recoger y colocar para dejar caer los componentes sobre la pasta de soldadura, y luego toda la placa pasa a un horno de reflujo donde los componentes se hornean en su lugar. Si necesita hacer miles de tableros, este es el camino.
Bugeja utiliza una de las muchas capas de la PCB como medio para transmitir calor. En lugar de un plano de tierra de cobre masivo, Bugeja ha reconfigurado esa capa en una pista que proporciona cierta resistencia y calienta la placa. Este calor hace que la soldadura en pasta fluya y los componentes se suelden en su lugar.
Bugeja mantuvo los valores de resistencia bajos a propósito. Esto permitió que las placas se autosoldaran a 165 grados Celsius (328 grados Fahrenheit) usando solo 9 voltios. La temperatura mágica de 165°C es la temperatura necesaria para derretir la soldadura en pasta de baja temperatura (Chip Quik TS391LT50 para los que saben). Bugeja eligió una construcción de PCB que era buena hasta los 170 °C y, dado que se trata de una soldadura de cinco minutos de un solo paso, ofrecía un medio sólido para la placa.
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La desventaja del proceso es que se trata de un proceso de una sola vez, pero Bugeja está preparado para esto y usará esta capa como un plano de tierra (GND) al soldar una resistencia de cero ohmios desde la pista hasta la conexión GND. Una solución elegante, si lo decimos nosotros mismos.
El circuito se diseñó usando Altium Designer, y Bugeja usó esto como una ventaja, enrutando la pista ondulada de autosoldadura alrededor de muchas vías que funcionan entre las capas del circuito. La entrada para la potencia de soldadura se realiza a través de dos extensiones de la placa de circuito impreso. Estas extensiones toman el poder alrededor de la pista y se pueden romper fácilmente cuando se termina el trabajo. ¿Cómo es eso posible? Usando «vías de mordedura de ratón», en otras palabras, pequeños mordiscos se fabrican directamente en la estructura de la PCB. Se pueden romper y lijar fácilmente, dejando poco o ningún rastro de su existencia.
La primera prueba salió bien. Claro que no fue perfecto, con algunas gotas de soldadura que necesitaban un poco de trabajo, pero la placa salió sin daños; todo lo que necesitaba era un cargador de arranque, algunos cambios de componentes y un boceto personalizado de Arduino para controlar la siguiente parte del proyecto.
Inicialmente, Bugeja controlaba manualmente la temperatura aumentando constantemente el voltaje, ¡pero Bugeja sintió que una computadora podría hacerlo mejor! ¿Qué tecnología podría autosoldar con precisión otro circuito utilizando el perfil de temperatura exacto de la soldadura en pasta? Bueno, ese sería el PCB que Bugeja acababa de autosoldar. Sí, la placa recién creada tiene un Atmel MEGA32U4 (muy usado en el mundo Arduino) y un sensor de temperatura (termopar). Todo lo que el usuario tiene que hacer es conectar su placa compatible a la PCB, presionar un botón y un controlador PID cocinará con precisión su PCB ̶p̶i̶z̶z̶a̶ a pedido.
La segunda versión (Bugeja la llamó «hija») de la placa se conectó a la original (madre) usando dos tornillos de máquina. A continuación, se pegó el termopar a la parte inferior de la placa. Al presionar el botón, comenzó a ejecutarse el boceto de Arduino, controlando el perfil de temperatura a 165 ° C, donde los componentes se asentaron en sus posiciones finales. La placa hija fue un éxito y Bugeja lo celebró creando otra placa, la nieta de la original.
El proyecto de Bugeja es un excelente enfoque para la soldadura de montaje en superficie y podemos ver que llama la atención de muchos expertos en electrónica deseosos de ampliar los límites de lo que es posible en el tema. En este momento, compramos equipos costosos para refluir nuestras construcciones de montaje en superficie, construimos pequeños proyectos usando placas calefactoras MHP30 o hacemos bricolaje con su propio horno tostador de reflujo.
Puede leer más sobre el proyecto de Bugeja y descargar los archivos PCB del repositorio de GitHub.