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Mar 27, 2023

Donc, vous avez peur du montage en surface

Si vous avez la chance de tomber sur un morceau d'électronique homebrew du

Si vous avez la chance de rencontrer un morceau d'électronique homebrew des années 1950, il y a de fortes chances que sous les couvercles, les composants soient assemblés sur des cosses à souder, chaque composant avec de longs fils et des douilles montées sur châssis pour les tubes. Facile à assembler avec le plus agricole des fers à souder.

Ouvrez une construction de maison des années 1960 ou du début des années 1970, et vous trouverez peut-être les mêmes composants passifs aux côtés de transistors au germanium montés à travers des trous dans un curieux stripboard largement espacé ou même un circuit imprimé fait maison avec de grosses pistes larges.

À la fin des années 1970 et au début des années 1980, vous trouviez un spectacle plus familier. Circuits intégrés doubles en ligne à trou traversant sur un panneau de bande espacé de 0,1″ et des circuits imprimés faits maison commencent à apparaître sur un panneau en fibre de verre. Facile à utiliser, facile à souder. Familier. Sûr. Exactement ce que vous verrez sur votre planche à pain près de quarante ans plus tard, et toujours ce que vous verrez chez de nombreux fabricants de kits.

Mais nous savons tous que les progrès dans le monde des composants électroniques ne se sont pas arrêtés. Les composants montés en surface ont une histoire remontant aux années 1960 et ont commencé à apparaître dans les équipements grand public à partir de la fin des années 1980. Plus de composants par pouce carré, des appareils plus petits et moins chers. De nos jours, ils sont omniprésents et de plus en plus ces nouveaux composants ne sont pas proposés en versions traversantes. Ce n'est pas un problème si vos expériences se limitent au 741 et au 555, mais quelque chose qui gêne plutôt votre style si vos goûts s'étendent aux nouveaux capteurs pour un microcontrôleur ou au travail RF.

Cette évolution a suscité une série de réactions. De nombreuses personnes ont adopté le nouveau média avec plaisir, et les pages du projet Hackaday.io regorgent de projets SMD vraiment intelligents. Mais un nombre important n'ont pas été en mesure de passer au SMD, peut-être sont-ils découragés par la taille réduite des composants SMD, les outils spéciaux dont ils pourraient avoir besoin ou même les nouvelles compétences qu'ils devraient acquérir. Lorsque vous vendez un kit avec des composants SMD, ce sont les réactions que vous entendrez de la part des personnes qui aiment le kit mais souhaitent qu'il soit disponible en trou traversant, cet article est donc pour eux. Démystifier le travail avec les CMS et démontrer que le travail des CMS devrait être à la portée de presque tous ceux qui peuvent manier un fer à souder.

Il s'agit probablement de la première réaction d'un soudeur à vie. Les pièces SMD sont souvent très petites, et même celles avec des boîtiers plus gros peuvent avoir des fils qui semblent aussi nombreux et fins que les poils d'un chat lorsqu'ils sont vus avec la panique du lapin dans les phares des non-initiés.

Mais il est important de prendre du recul et de comprendre que tous les CMS ne sont pas créés égaux. Certains d'entre eux sont minuscules comme des grains de sable et ne peuvent être soudés à la main que par ceux qui ont des pouvoirs divins, mais de nombreux appareils sont disponibles dans des boîtiers SMD suffisamment grands pour les simples mortels.

Ne vous inquiétez donc pas lorsque vous regardez une carte recouverte de composants de la taille d'un grain de poussière. Très peu de gens pourraient tenter ce niveau de construction, votre scribe ne le peut certainement pas. (Nous attendons des commentateurs prétendant souder régulièrement à la main des BGA à mille broches et des composants de puce 01005 avec anticipation, mais de telles affirmations sont inutiles sans preuve.)

Au lieu de cela, concentrez-vous sur les packages SMD que vous pouvez gérer. Les boîtiers de composants de puce SMD sont désignés par un numéro qui se rapporte à leur dimension. Il existe à la fois des versions métriques et impériales du schéma, mais le format est le même : longueur suivie de largeur.

Considérez l'image ci-dessus avec le PCB et le ruban à mesurer, c'est le dessous d'un Raspberry Pi modèle B+, et aura été assemblé par une machine robotisée pick-and-place. La majorité des composants sont en effet très petits, mais vous remarquerez L3 comme le composant noir en bas à gauche qui semble énorme par rapport à ses voisins. Ce paquet est un "1008", 0,1 pouce de long sur 0,08 pouce de large. C'est encore minuscule, mais imaginez le ramasser avec une pince à épiler sous une loupe. Pas si mal, n'est-ce pas. Vous avez probablement manipulé beaucoup de choses dans cette gamme de tailles auparavant, les pièces SMD vous semblent-elles si effrayantes maintenant ? Les plus gros composants - 0805, 1008 et 1206 - sont étonnamment à la portée du fabricant moyen.

Dans un environnement commercial, un dispositif SMD sera assemblé à la machine. De la colle ou de la pâte à souder seront imprimées dans les parties pertinentes de la carte, et une machine robotisée de prélèvement et de placement récupérera les composants de leur emballage de ruban et les placera automatiquement dans leurs orientations correctes. La carte sera ensuite soudée en une seule fois, soit dans un four de refusion, soit par une machine à souder à la vague.

Si vous débutez avec les SMD, il est peu probable que ce kit traîne sur votre banc. Il existe des machines pick-and-place auto-construites et une multitude de fours de refusion auto-construits, mais il est sûr de dire qu'ils sont encore assez avancés à avoir.

Vous verrez également toutes sortes de kits commerciaux destinés au constructeur SMD de table. Stations de soudage à air chaud ou embouts SMD pour fers conventionnels, qui sont tous très utiles mais qui ont un prix élevé.

La bonne nouvelle est que vous n'avez besoin d'aucun de ces outils spéciaux pour plonger votre orteil dans l'eau SMD. Vous avez presque certainement déjà tout ce dont vous avez besoin, et si vous ne l'avez pas, alors très peu de ce qui vous manque est spécifiquement pour le travail SMD. Si vous avez les éléments suivants, vous êtes prêt à partir :

Une bonne source de lumière . Même les plus grands SMD sont encore assez petits. Beaucoup de lumière vous permet de les voir clairement. Une bonne lampe de bureau orientée vers le bas devrait suffire.Une surface claire à contraste élevé . Parce que les CMS peuvent être difficiles à voir, cela aide s'ils sont manipulés sur une surface blanche brillante. Une nouvelle feuille de papier d'imprimante blanc sur un bureau constitue un espace de travail approprié.Bon grossissement mains libres . À moins que vous n'ayez la chance d'avoir une vue incroyable, vous aurez besoin d'une loupe décente pour travailler avec des composants montés en surface. Le type "Mains secourables" sur pied convient.Un tout petit tournevis à lame plate . Vous en aurez besoin pour maintenir les composants montés en surface pendant que vous les soudez.Un ensemble de pincettes de précision en métal de bonne qualité . Vous en aurez besoin pour saisir, manipuler et retourner les appareils montés en surface.Un fer à souder à pointe fine . Si vous avez un fer à pointe fine standard adapté à une utilisation avec des composants conventionnels à pas de 0,1", vous devriez être bien équipé.

Cela dit, il existe un outil spécial qui mériterait votre attention. Tenir un appareil SMD tout en le soudant peut parfois sembler une tâche qui nécessite trois mains, donc un ou deux outils peuvent être trouvés pour vous aider. Heureusement, c'est quelque chose que vous pouvez construire vous-même. Jetez un œil au SMD Beak, un bras lesté par exemple, ou à la troisième main de la pince à ressort de votre scribe.

Il est facile d'imaginer lorsque vous regardez un circuit intégré SMD que ses broches sont tout simplement trop petites et trop proches les unes des autres, vous ne pouvez pas les souder à la main. La réponse est que bien sûr vous le pouvez, vous avez simplement besoin de voir comment vous les soudez d'une manière différente.

Avec un circuit intégré traversant, vous soudez chaque broche de pas de 0,1″ individuellement. C'est une catastrophe si vous parvenez à mettre un pont de soudure entre deux broches et que vous vous précipitez pour votre pompe à dessouder ou votre tresse.

Avec un circuit intégré à montage en surface, en comparaison, il y a peu de chances que vous, en tant que simple mortel, puissiez souder chaque broche individuellement, vous n'essayez donc même pas. Au lieu de cela, vous soudez une rangée entière à la fois avec un excès de soudure et retirez l'énorme pont de soudure résultant avec une tresse à dessouder pour laisser un travail très soigné et d'aspect professionnel. La tension de surface et beaucoup de flux sont vos amis, et il y a très peu de compétences en soudure que vous n'avez pas déjà si vous êtes un soudeur expérimenté.

Si vous pouvez le maintenir sur la carte et le voir clairement avec votre loupe si nécessaire, alors peu importe le composant, vous pouvez le souder. Essayez-le, vous allez vous surprendre !

Nous espérons donc vous avoir convaincu, en tant que sceptique sur les SMD, que vous avez la capacité de travailler vous-même avec les SMD. Et ensuite ?

Commencez par lire sur le sujet. Votre moteur de recherche préféré devrait fournir, des tutoriels peuvent être trouvés à partir de Sparkfun, d'Adafruit ou d'Instructables parmi beaucoup d'autres. Et recherchez des vidéos, YouTube propose un grand nombre de guides de soudage SMD.

Mais rien ne remplace la pratique. Trouvez une carte de rebut remplie de composants de montage en surface de taille raisonnable et essayez de la retravailler. Dessouder ses composants peut être un peu difficile, mais vous devriez pouvoir facilement retravailler les joints de soudure. Enduisez les broches d'un circuit intégré de flux et essayez de faire couler une goutte de soudure fondue le long d'elles, puis retirez l'excédent avec une tresse de dessoudage. L'avantage d'une planche à ferraille est que peu importe si vous l'endommagez, vous pouvez donc pratiquer ces techniques à votre guise jusqu'à ce que vous soyez satisfait de votre nouvelle compétence.

Vous êtes donc prêt à aller de l'avant et à réaliser votre premier projet SMD. Bien joué! Ce que vous faites ensuite dépend de vous. Concevez votre propre circuit et faites fabriquer un PCB, achetez un kit ou trouvez un projet SMD que vous aimez sur Hackaday.io avec des fichiers PCB téléchargeables et commandez le vôtre.

Quoi que vous fassiez, soyez heureux d'avoir vaincu vos peurs SMD et décidez d'être le premier dans la file d'attente pour essayer toute nouvelle technologie à l'avenir !