lunes, 3 de septiembre de 2012

SMD obligatorio (parte I): Reciclaje de componentes


SMD obligatorio (parte I): Reciclaje de componentes

Este es el primer artículo de una serie sobre diseño con componentes de montaje superficial.  Normalmente los tutoriales que se encuentran en internet primero explican el diseño electrónico involucrado, las consideraciones que debes tomar en el PCB, y los empaquetados más comunes, pero yo prefiero hacerlo de otra manera, empezando por el reciclaje y la reutilización de componentes, ya que lo primero que hacemos cuando iniciamos nuestro largo camino como profesionales o hobbystas de la electrónica no es aprender a diseñar un circuito, o aprender soldar… lo primero que hacemos es acumular chatarra en nuestro estudio, jaja.. ¿o me equivoco?.  Monitores, impresoras, fuentes de poder, UPS’s, reguladores de voltaje, celulares, y demás equipos se amontonan en nuestras bodegas o estudios, los cuales gracias a la curiosidad, al tiempo libre y a los juegos de destornilladores se convierten en catapultas creativas para aprender electricidad y electrónica. Por lo tanto, es bueno conocer un par de técnicas de reciclaje para luego no arrepentirnos de esa “basura electrónica” o E-Waste que desechamos, y de la cual se podían reutilizar muchos componentes.



Figura 1. Desecho electrónico común, en Ecuador la empresa que se encarga del reciclaje de chatarra electrónica es Vertmonde.

Tengo que aceptarlo: ¡Soy un fanático del reciclaje electrónico!... y supongo que muchos de ustedes también, por lo que simplemente el manejo de componentes de montaje superficial o SMD ( Surface Mount Device ) es obligatorio.

Figura 2.  Placa con componentes de montaje superficial


¿Pero qué ventajas presenta el utilizar componentes SMD en nuestros prototipos?, pues simple, menos espacio en placa, y por lo tanto menor costo de fabricación.  Ahora vamos a la problemática de nuestra realidad, el Ecuador: realizar placas con componentes SMD y through hole, demanda un diseño con dos capas mínimo, antisolder, screen de componentes, y quizá el pago por la soldadura de los elementos, lo cual, en nuestro único y particular caso como país, resulta en un costo promedio de $40 por una placa de 5x5cm (en cantidades pequeñas)… Yo no sé uds, pero eso me parece una locura, pues si a eso le sumamos que en nuestro mercado nacional no se pueden conseguir elementos SMD y si se los consigue son carísimos ($0.25 por una resistencia SMD, aunque no lo crean, eso me cobraron en una tienda local), un prototipo de digamos un conversor Serial-USB con un FTDI puede llegar tranquilamente a los $60, se imaginan, ¡¡¡¡$60!!!! Mientras que los distribuidores chinos nos ofrecen el mismo prototipo en $15.. Jajaja, perdón pero es tan ridículo que me da risa.

Entonces, esta realidad nos indica que una placa con componentes SMD es más costosa que una placa con componentes through hole, pues bien, es la cruel realidad, pero podemos hacer frente a esto de una manera honrosa, jeje.. podemos reciclar los componentes como resistencias, capacitores, inductores, ICs de lógica, e incluso algunos componentes curiosos que bien nos pueden servir para nuestros prototipos, todo de nuestro e-waste.

Bueno, el término más apropiado no es reciclaje, más bien es la reutilización de componentes electrónicos de las placas de impresoras, monitores, radios, y demás equipo electrónico que acumulamos durante nuestras vidas.  La reutilización no es un tema nuevo ni novedoso, pero hace unos días conversé con un compañero de la universidad sobre un proyecto, y me sorprendió escuchar que él únicamente reutilizaba componentes through hole específicos como transistores, y algunos drivers, y el resto de componentes los desechaba, por lo cual me animé a topar el tema en esta publicación.

El hecho de reutilizar una resistencia puede parecer inútil, o un desperdicio de recursos, ya que el precio de éstas en el mercado internacional es de menos de un centavo, pero si consideramos lo que mencioné antes, $0.25 por unidad, en una hora de desoldar componentes, podemos salvar por lo menos $25 de una placa.

Si te dedicas a la producción de dispositivos de manera industrial, este tema tampoco te parecerá interesante, pues los gastos de transporte, o si tienes los recursos suficientes como para cancelar los $100 extra que te cobra Mouser para los envíos al Ecuador, pues eres muy afortunado, y tus proyectos saldrán de la mejor manera posible, pero si eres como la mayoría de los que nos dedicamos a la electrónica como hobby y necesitas hacer lo mejor gastando lo menos posible, la reutilización es el camino a seguir.

Entonces, vamos por partes, primero la reutilización, es decir, desoldar componentes, para lo cual podemos utilizar varias técnicas, entre las cuales

  • Lo básico: cautín, chupa-sueldas, y malla de desoldar (solder wick)
  • Estación profesional de soldadura (pistola de aire caliente para electrónica)
  • Pistola de aire caliente industrial
  • Superficie caliente



Cada técnica tiene sus ventajas y desventajas, las cuales analizaremos a grandes rasgos.  La utilización de una u otra técnica básicamente depende del presupuesto con el que cuentes, el objetivo del trabajo, y lo más importante, la experiencia y dominio de cada una.

Cautín, chupa-sueldas, y malla de desoldar

Es lo básico, lo más utilizado, pero a la vez lo más difícil de dominar (para mí fue difícil).  Se utiliza para desoldar componentes through hole, y es una de las alternativas más económicas.

Materiales:

Cautín.- Uno económico está bien, pues por experiencia si los tienes a temperaturas muy elevadas se dañan, y además para desoldar quizá necesites aplicar un poco de fuerza lo cual puede dañar la punta del cautín.

Figura 3. Cautín de bajo precio común en el mercado ecuatoriano


Chupa-suelda.- igual, uno económico está bien.

Figura 4.  Chupa-suelda común en las tiendas de electrónica


Malla de desoldar.- cómpralas como si no hubiese un mañana, pues se acaban rápidamente.  Lo mejor es comprar una de buena calidad, pero en las tiendas locales únicamente he encontrado las chinas baratas, pero cumplen con su trabajo.  Lo importante aquí es el ancho de la malla, para componentes smd debe ser lo más angosta posible.


Utilizada para: Desoldar componentes through hole.

Ventajas: Económica, los materiales son comunes en el mercado nacional

Desventajas: Debes tener un control sobre la temperatura del cautín, pues puedes dañar elementos sensibles a la temperatura, requieres aplicar un poco de fuerza, y por lo tanto corres riesgo de quemarte con el cautín ( ¿A quién no le ha pasado?).



Estación profesional de soldadura (pistola de aire caliente para electrónica)

Si cuentas con los recursos, una estación de soldadura es la mejor opción.  Existen opciones en el mercado que tienen una estación para soldar y desoldar con aire caliente.  Es una buena inversión.

Materiales:

Estación de soldar/desoldar: Lo único que requieres, pero a un costo elevado, alrededor de $150.

Figura 6. Estación de soldadura/desoldadura


Utilizada para: Soldar y desoldar componentes through hole y SMD

Ventajas: Solución profesional para trabajos de calidad.

Desventajas: Costo elevado, no muy común en el mercado nacional.





Pistola de aire caliente industrial

Nada mejor que utilizar un equipo que fue diseñado para una cosa y adaptarlo a nuestras necesidades.  Es una opción muy rápida pero a la vez requiere de práctica pues la temperatura a la que funcionan las pistolas de aire caliente es elevada y puedes dañar los componentes electrónicos de la placa a reciclar.  Lo interesante de este método es que sirve para componentes through hole y smd, todo a un costo inferior a los $60.

Materiales:

Pistola de aire caliente industrial: Equipo común en el mercado nacional, solución de $60 aproximadamente.

Figura 7. Pistola de aire caliente


Utilizada para: Soldar y desoldar componentes through hole y SMD

Ventajas: Solución rápida, y relativamente económica.

Desventajas: Poco control sobre la temperatura, requiere de práctica.



Superficie caliente

Un nombre muy elaborado para una solución casera, pues una superficie caliente, en este caso, puede ser una plancha para ropa.  Si, la misma solución para construir placas por transferencia térmica nos puede servir para desoldar componentes SMD.  Requiere práctica, pero permite salvar muchos componentes, y en si es la solución más económica que puedes tener, pues si alguna vez hiciste una placa por transferencia térmica cuentas con los materiales necesarios.

Materiales:

Plancha para ropa.- no necesito dar más detalles ¿o sí?

Utilizada para: desoldar componentes SMD en su mayoría, los through hole requieren de un poco de fuerza.  Quizá sea una opción para soldar por reflujo, pero mmm…. sería de experimentar.

Ventajas: Solución rápida y económica.

Desventajas: Se tiene un control relativo de la temperatura (control de potencia de la plancha), requiere de práctica.



** Para todos estos métodos requerimos los implementos básicos como pinzas de punta fina, destornilladores, etc.

Con estos métodos, algunos caseros y otros profesionales, y con un poco de tiempo obtendremos muchos componentes electrónicos reciclados, los cuales servirán para nuestros prototipos.
Algunos tips que te pueden ser útiles:

  • Utilizar guantes de protección nunca está de más.
  • Antes de desoldar, busca las hojas de datos de los componentes críticos (ICs de lógica, microcontroladores, ASICs, etc.) así sabrás dos cosas importantes: la temperatura máxima que soporta el elemento, y el circuito básico de funcionamiento.  Esta es otra realidad del país, si un componente (por ejemplo un conversor dc-dc) requiere un elemento específico (digamos un inductor de un valor específico, o una resistencia de precisión) lo mejor es desoldar los componentes en orden, o almacenarlos por separado para luego utilizarlos.
  • Antes de desarmar el equipo analiza qué componentes puedes reciclar, o qué mecanismos puedes reutilizar.  Por ejemplo, de una impresora puedes obtener varias cosas, como elementos de las placas, engranes, cajas de reducción, fines de carrera, etc. Pero si tu proyecto es una CNC casera, quizá te convenga no desarmar el conjunto mecánico, e incluso reutilizar adecuadamente los drivers de los motores de pasos.
    Espero la información haya sido de tu interés, si te gustó subscríbete o comparte el enlace.  Hasta una próxima entrega, adiós.