Ça faisait longtemps que je n’avais pas rédigé d’article de la section « outils« . (Surement parce que j’avais fait le tour). Mais avec le projet ZiGate, je fais face à de nouveaux besoins et cette fois-ci, j’ai été obligé de changer mon mode de production. Le fer à souder ou le pistolet à air chaud ne suffisant plus, il fallait que je trouve un moyen/outil pour produire des cartes électroniques plus rapidement.

C’est alors, suite à quelques recherches, que je suis tombé sur les fours à refusion (reflow oven). Normalement, ce type de matériel est réservé aux gros producteurs de cartes électroniques mais j’ai été surpris de tomber sur un petit four très abordable (chinois), le T-962.

J’ai alors commencé à lire les avis et les détails techniques.

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Les besoins pour la production

Comme je l’ai dit plus haut et dans cet article, je fais face à des besoins de production assez récent. Alors, attention ! Mes besoins en terme de productivité ne sont pas non plus astronomiques mais produire au fer à souder entre 300 et 500 cartes, croyez-moi, c’est pénible. (D’autant plus que la qualité des soudures manuelles en pâtissent).

D’autre part, j’ai fait quelques recherches pour faire produire des petites séries, notamment l’option WiFi de la ZiGate, et les coûts de production sont multipliés par 2 ou 3. Embêtant quand la marge de manœuvre est serrée.

Je n’abandonne pas pour autant l’idée de faire produire mes cartes par un prestataire externe mais j’ai un travail à faire en amont pour rendre cela faisable.

Le four à refusion m’a donc paru être une bonne alternative à mes besoins, sachant aussi que je pourrais l’utiliser pour d’autres projets et intégrer des composants type BGA.

Bref, les besoins sont là… et en plus, ça me permet de comprendre ce nouveau domaine, de faire encore les choses par moi même et de m’amuser tout simplement.

Comment ça fonctionne

Alors je ne vais pas tout expliquer, ce n’est pas le but mais vous pouvez suivre les liens suivants qui vous apporteront plus de précisions sur le fonctionnement des fours à refusion:

[Four à refusion]

[Soudure à refusion]

[Chauffage Infrarouge]

Cependant, pour faire une synthèse, un four à refusion est, comme son nom l’indique, un four (donc même principe qu’un four traditionnel) qui utilise des lampes à infrarouge pour chauffer (en tout cas, c’est le cas du T-962).

Le four est donc une alternative au fer à souder car il permet de souder des composants sur une carte électronique. Mais il ne se suffit pas à lui tout seul, il est nécessaire d’utiliser de la pâte à braser pour fixer et faire « contact » entre le composant et la carte électronique.

Il existe toutes sortes de pâtes, avec des caractéristiques (notamment de fusion) différentes. Cette pâte se transforme sous l’effet de la chaleur pour laisser apparaître l’étain.

Le four permet donc de changer l’état de la pâte pour avoir une soudure sans action physique directe.

Le problème est que pour que cela fonctionne bien, il faut respecter certaines règles de chauffe. Vous ne pouvez pas chauffer n’importe comment (inconvénient du pistolet à air chaud). Pour remédier à cela, le four à refusion utilise des sondes de température et une régulation de type PID afin de respecter le plus précisément possible le plan de chauffe.

Exemple de plan de chauffe d’un composant :

Le principe du four à refusion est de suivre le plus possible cette courbe afin que la transformation de la pâte en soudure soit parfaite et sans altérer le composant.

Achat du T-962

Il existe 3 gammes :

Le T-962
Le T-962A
Le T-962C

J’ai choisi le modèle le plus petit car je ne compte pas faire de la grosses productions et que le prix double pour un tiroir un peu plus grand (le T-962A).

Ce matériel est un produit chinois (on s’en serait douté), mais je voulais (pour des raisons de temps) l’acheter à tout prix en Europe.

J’ai donc trouvé sur eBay, un vendeur (entrepôt) allemand.

Acheter un four à refusion – T-962

PRIX : 177,88 €

	Du kapton	8€
	Sondes DS18B20	7€

Dans la partie suivante, on verra que ces accessoires sont indissociables de l’achat du four T-962. Je vous recommande fortement de ne pas acheter l’un sans les autres. 🙂

Les mises à jour du T-962

Alors il faut savoir et bien comprendre que le T-962, en l’état actuel d’achat, n’est pas un four magique et infaillible. En effet, le prix ne ment pas. La qualité et l’imprécision du four ne permet pas d’avoir un résultat constant et impeccable sur vos cartes électroniques.

MAIS… si l’on suit quelques recommandations et tutoriel sur le produit, tout change. En effet, les modifications du four peuvent le transformer en un outil fiable et efficace.

Il existe sur le net pas mal de tests de la machine. On s’aperçoit rapidement que les avis sont quasi unanimes. En gros :

Si vous ne faites pas les modifications, le four n’a que des défauts
Si vous suivez les recommandations, le four fonctionne réellement bien

Et bien entendu, il existe un hack super bien documenté et j’adore ça.

Voici le lien que j’ai suivi :

https://github.com/UnifiedEngineering/T-962-improvements/wiki

(Ce tutoriel marche pour le T-962 mais aussi le T-962A pour ceux qui ont les finances)

Le hack se résume en 4 étapes :

Relier la terre aux deux carcasses du four
Changer la protection de chaleur du four
Changer le firmware du four
Rajouter un capteur de température pour une meilleure gestion des températures

Déballage et modifications du T-962

Alors, je ne vais pas vous faire spécialement de tutoriel sur les modifications (en suivant le lien github ci-dessus, vous aurez tout !), je vais plutôt vous partager mon expérience en photo.

Le déballage du T-962

L’emballage est plutôt correct (au minimum) et il est livré un câble d’alimentation, 1 fusible de rechange, 1 manuel utilisateur et des adaptateurs pour prises ASIE/UK/US

Four T-962 emballé

Le four n’est pas très grand ! Je ne sais pas si c’est l’effet photo mais je m’attendais à un effet visuel plus important. C’est pour ces raisons, qu’il faut toujours reporter les dimensions en réel pour bien se rendre compte du volume de la bête. (Dimension 30cm x 25cm x 18cm)

Le four T-962 sous différents angles

Vue arrière du four

Face avant du four

Tiroir ouvert avec PCBs

Le tiroir laisse entrevoir une grande surface de travail, mais ne vous méprenez pas, la conception du four (800W – 2 lampes infrarouges) ne pourront chauffer que le centre du plateau sur environ 15 cm².

C’est à mon sens le plus gros défaut du four. 1/4 du plateau est exploitable. dommage !

Mise à la terre du T-962

Comme beaucoup de matériel chinois, l’alimentation et les normes CE en matière de sécurité électrique laissent un peu à désirer. En effet, il y a bien une connexion de terre entre l’embase Schaffner 220VAC et une partie du boitier métal mais pas sur le capot métallique.

Il suffit donc de corriger avec un fil (de terre de préférence, pas comme moi) partant de l’embase vers le capot (comme dans beaucoup de tutoriels, je me suis branché sur les fixations du ventilateur).

Branchement de la terre d’origine

Branchement de la terre sur les fixations du ventilateur

Changement de la protection de température du T-962

Comme dans tous les tutoriels sur ce four, j’ai changé la protection de température du four. Je n’ai même pas tenté de reproduire l’expérience des autres blogueurs. A savoir, une forte odeur et les yeux qui piquent lors de la chauffe. Je tiens un peu à mes yeux et mes poumons. 😉

J’ai donc enlevé l’espèce de scotch blanc :

Et j’ai remplacé par du Kapton :

En effet, cette méthode est très efficace et il n’y a pas d’odeur lors de la chauffe.

Mise à jour du firmware du T-962

Alors cette partie est pour moi très importante car sans bon logiciel, le matériel ne sert à rien (tiens ça me rappelle une PUB). En effet, le logiciel d’origine est assez limité et ne permet pas de créer sa propre courbe de chauffe par exemple…

La mise à jour transformera votre outil en un nouveau four :

Personnalisation des courbes de chauffe
Une communication directe avec votre PC (par un port série).
Une meilleure gestion du PID
L’ajout d’une sonde de température pour une meilleure précision (cold junction)

>> Tutoriel à suivre <<

J’ai utilisé les fils vert et orange pour passer en mode programmation :
ISP à la masse + Reset

En plein flashage !

Une fois effectué voici le nouveau menu tout neuf !

Nouveau menu

Rajout d’une sonde de température pour le cold junction

De ce que j’ai compris dans les systèmes de température type thermocouple, c’est qu’il est important d’avoir une référence de température froide afin d’avoir une meilleure précision de température pour la partie utile de chauffe. Grâce à ce principe, la machine peut calculer avec précision la température du milieu ambiant du four.

Pour cela, j’ai donc suivi >> ce tutoriel <<

Voici le résultat :

Côté DS18B20

Résistance 4.7Kohm entre R2 et C20

Hop on redémarre la machine et dans le menu « MANUAL/BAKE MODE », on voit apparaitre la température de la sonde DS18B20 :

Bon faut être un peu équipé pour faire toutes ces modifications mais en général, si on achète un four à refusion, c’est que l’on est en mesure de faire ces transformations 🙂

Passons aux tests

Test pour le module WiFi de la ZiGate

Tant qu’à faire des tests, faisons des tests utiles. C’est aussi la raison de l’achat du four à refusion… j’ai donc décidé de produire l’option WiFi de la ZiGate. Pour procéder à la production du module, j’ai donc commandé avec les PCBs, le masque afin de pouvoir étaler la pâte à braser correctement.

C’est cette étape qui me fait gagner le plus de temps !

Une fois la pâte déposée, je place les composants à la main. C’est cette étape la plus longue et qui requiert le plus d’organisation.

Une fois tous les composants déposés, il ne reste plus qu’à faire cuire. (Environ 7 minutes suffisent). Et pendant ces 7 minutes, on re-prépare un panel ! 😉 et ainsi de suite …

Voici donc le résultat avec les connecteurs traversant soudés à postériori:

Le résultat est plutôt bon !

Conclusion

Ce four est pour moi une super alternative pour produire des cartes électronique en petites/moyennes quantités. En effet, le prix de ce four est rapidement amorti si on comptabilise le surcoût d’un assemblage professionnel (et que l’on ne compte pas trop les jours/homme ;)). La qualité des soudures et le temps gagné n’est pas négligeable.

Sachez qu’à la main (avec un fer à souder), je met environ 20 minutes à produire une carte soit 180 minutes pour un panel de 9 modules.

Avec la méthode du four à refusion, je met entre 30 et 45 minutes pour produire un panel complet (cuisson comprise) soit jusqu’à 6 fois moins de temps !

D’autre part, si on sait bien s’approvisionner en composants, on gère plus facilement les ruptures de stocks. Il faut compter, en général, 4-5 semaines quand on fait faire par un prestataire.

Alors, oui, ce four ne remplace pas le prestataire pour des grosses séries mais il me servira pour des tests, des prototypages et des urgences.

Vu le prix du matériel, il est aussi évident que je serais bête de me priver de ce petit luxe.