Серия «Reflow паялка»

С момента предыдущей публикации прошло довольно много времени. Так получилось, что мир слегка изменился, и было не до разработок :). За это время технологии не стояли на месте, поэтому в итоге девайс получился еще проще, компактнее, и удобнее. Ушел дисплей, упростился конструктив, а управлять теперь можно из браузера по BLE.

Кому лениво читать предыдущую публикацию, кратко напомню:

• Хотелось компактный девайс для ненапряжной пайки дома. Когда что-то собирают раз в пару месяцев, и нет смысла заморачиваться со здоровой печкой.

• Наглядно показать, что современной электроникой вполне реально заниматься дома.

• Более крупная рабочая зона (80х70 мм), чем у доступного на рынке.

• Комфортный интерфейс для настройки.

• Чтобы легко мог собрать каждый (чтобы все технологии были доступны в домашних условиях).

В общем, вышло как на картинке. А вот еще немного:

Конечно, надо понимать, что любой девайс - это баланс фич под конкретные задачи. Сам принцип прожарки плат снизу "несколько спорный", но для LTS-паст приемлемый. У тех кто шарит в теме, глазик дергаться от температурных режимов не будет :). Если нужно что-то посерьезнее - значит стоит прицениваться к полноценным печками из тостеров, но это уже совсем другие габариты и другие задачи.

Изначально паялка делалась на MCH-нагревателях. Но получилось недостаточно просто/дешево для любителей и динамика не понравилась. Плюс, с учетом разбега температур из-за прожарки снизу, коптить платы со свинцовой пастой уже стремновато. Вполне можно, но я под этим не подпишусь, чтобы технологи за такие советы не насували в панамку :). Отложил эту тему до выхода USB PD 3.2, там с AVS-профилями будет попроще необходимую мощность из зарядника выдурить. Кому интересно про MCH-голову, держащую до 300°С - все ходы записаны.

Как только урезал осетра, сократив рабочую температуру до 200°С, всё резко упростилось:

• Стало возможно сделать нагреватель из алюминиевой печатной платы.

• Можно выбирать любое сопротивление дорожки (нет проблем с извлечением мощности и скоростью нагрева).

• Пропала необходимость в датчике температуры. Девайс всё равно меряет напряжение и ток. Температура элементарно считается через TCR меди. Нагрев равномерный, так что риска серьёзно встрять на большие погрешности измерений нет.

Конечно стоит помнить что МОТ подобных плат около 130°С, и рано или поздно такой нагреватель сдохнет :). Но т.к. девайс делался не под 24х7, то вам хватит :). И если что - пластину менять легко, а в заказе 5 штук. Просто не надо выставлять 200°С и оставлять на неделю.

Что в итоге вышло

• Максимальная температура ~ 180°С (выше - потечет припой 217°С, которым провода к нагревателю подпаяны).

• Почти всё заказывается в полтора клика на jlcpcb / jlc3dp / lcsc. Всякая ерунда вроде крепежа и кулера от распбери - на алике.

• Из механических работ - только зенкануть отверстия в нагревателе под конические винты.

Тут прописаны все подробности сборки.

В LTS-профиле пришлось растянуть верхнюю полку до 60 секунд. Но там запас гиганский, не страшно. Без проблем паяет плату самой себя. А это 4-слойка со сплошной медью внутри, которая еще вдобавок лежит на паялке поперек и свисает с краев :). Химичить с накрыванием платы сверху фольгой нужды нет.

В общем, последний раз я феном пользовался когда первую паялку собирал. Потом стало как-то не особо надо.

Про LTS-пасты (SnBi)

Честно предупреждаю, на алиэкспрессе висмутовые пасты - полное дно. Шансы нарваться на брак процентов 70-80. Это не шутка. Когда по незнанию собрал на этом клозете плату, просто офигел от количества оставшихся мусорных шаров и пыли. Так что надо либо тестировать, либо покупать у локального проверенного продавца, либо заказывать по интернету что-то брендовое вроде ChipQuik.

Я проверял аликовские пасты из любопытства, раз уж нарвался. На бытовом уровне, как сумел. Интересно стало. Наносил на гребенку для проверки флюсов, грел феном, и смотрел как собираются в шар (чтобы кляксу затянуло полностью, не оставляя мусора). С аликовскими висмутовыми творилась какая-то дичь. Со свинцовыми и RoHS-овскими подобного не было. Паст смотрел не полторы штуки, а с десяток разных. Кроме того, на говнопастах детальки с площадок убегают, чего никогда не наблюдал на свинцовых.

Еще на алике есть пасты на 151°С вместо 138°С (меньше висмута) с серебром. Я бы не брал. Не эвтектика, профита по температуре не будет. То что пробовал - по качеству шлак.

Далее, что важно знать - чистые висмутовые пасты заметно более хрупкие, чем свинцовые. Так что в разъемы на отрыв, в автомобильную электронику с сильными вибрациями и т.п. их применять не стоит. Это в достаточной степени фиксится добавкой 0.4-1% серебра. Так что имейте в виду. Лучше взять пасту с присадкой. Но для домашних поделок, которым не надо работать десять лет в трудных условиях - обычная тоже сойдет.

Ну и последнее - рабочая температура этих паст до 80-90°С. Силовые ключи, которые будут вскипать, стоит паять чем-то другим (вряд ли дома вам такое понадобится).

Хранить пасту лучше в шприцах. Не сохнет годами. И, это конечно неправильно, но без холодильника тоже прокатывает :). Хотя православнее в холодильнике и носом вверх. Если паста расслоится - стыкуете два шприца через luer-to-luer переходник, перегоняете несколько раз, и она снова равномерно и качественно перемешана. В распечатаной банке паста скопытится за несколько месяцев, если не долбаться с герметичными пакетиками, холодцом и т.п. Обычно проще всего либо сразу взять в шприце, либо взять банку и дома по шприцам распихать.

Это не профессиональные рекомендации, просто немного практических соображений.

Всякoе-разное

Вообще, вся эта история затянулась т.к. пришлось целиком писать USB-PD стек, потому что не нашлось тех, которые бы устроили (ну или из-за NIH-синдрома). Эта тема наверное заслуживает отдельного поста.

Интерфейс паялки можно посмотреть на гитхабе. Просто выберите там демо-режим, и можно будет потыкать без железа. Т.к. BLE пока толком поддерживает только хром, то владельцы айфонов слегка в пролете, но думаю что так им и надо это приемлимое ограничение. Обычно паяют все-таки за столом, а там десктоп с монитором есть.

Ссылки

• Проект на гитхабе

• Схема / платы

Чем можно помочь

Есть несколько моментов, до которых пока не доходят руки (ну или знаний не хватает, чо у ж там скрывать)

• Дизайн. Вебню надо поприличнее раскрасить. Корпус тоже наверняка можно полирнуть (хоть он уже и не такой всратый, как из предыдущих публикаций).

• Над Reflow-профилями стоит еще покумекать. Тут необходим просто большой опыт ручной пайки как у ремонтников, или опыт настройки промышленных reflow-линий. Все, что можно выжать на уровне диванного эксперта, читающего интернеты, уже выжато :)

• Документация. Наверняка можно улучшить, если посмотреть свежим взглядом.

Я уже писал что делаю reflow-паялку для хоббистов, и наконец-то дошли руки напечатать корпус. Но внешний вид не радует. Как-то оно похоже на поделку кочегара, который собрался греть плату углями (особенно в закрытом состоянии):

Знаете, я всегда утверждал, что хоббийный проект - это не повод халявить и делать тяп-ляп. А байки что "слабый процессор не тянет нормальный интерфейс и шрифты" - удел пионеров и дилетантов. Поэтому ввалить кучу усилий в разработку, и на выходе запороть внешний вид - это несусветная дурость. В общем, нужна помощь.

Хотелось бы найти промдизайнера, или хотя бы совет, где они вьют гнезда, попросить облагородить то что есть. Чтобы девайс, помимо функциональности, еще и радовал глаз, а не вызывал желание срочно вымыть руки с мылом или долго оттирать пемзой. Я с пониманием отношусь, что у всех разные ситуации, поэтому не жду помощи бесплатно, и заранее откладывал денежку со школьных завтраков.

В идеале - если чертеж будет сделан в чем-то опенсорсном (OpenSCAD, FreeCAD и т.п.). Но я готов подстроиться под любые варианты. Главное чтобы человек умел увязывать полет фантазии с реальной жизнью. Грубо говоря, коробка должна раскрываться так, чтобы вентилятор обдувал нагревалку. Ну и нагревалка с дисплеем должны быть на одной поверхности (печатной плате). Как это впишут в конечный результат - мне не принципиально.

Буду очень признателен за советы или непосредственную помощь. Ну и конечно готов поделиться славой, упомянуть и т.п. Девайс опенсорсный, и я действительно хочу чтобы получилось как лучше для всех.

Предполагается, что корпус будет заказываться вместе с платой, на https://jlcpcb.com/3d-printing. Из  LEDO 6060. То есть, девайс, реально "народный", и не потребует доступа к станочному парку и даже 3D-принтеру.