Implementación de un horno automático de convección para el soldado de componentes electrónicos de montaje superficial

Abstract

Por años se ha utilizado el método de soldadura tradicional con la utilización de pistolas de calor o cautines, esto debido a que los componentes electrónicos en su mayoría se encontraban en encapsulados grandes de agujeros pasantes. En la actualidad los componentes electrónicos de última generación son fabricados en encapsulados de montaje superficial, pero al ser sus pines pequeños se dificulta el proceso de soldado por métodos manuales “tradicionales” especialmente cuando la placa de circuito impreso tiene bastantes componentes a soldar. En el mercado existen equipos de soldadura automatizados con la utilización de un Horno de Reflujo, básicamente lo que hacen estos equipos es elevar la temperatura hasta un punto máximo que requiere el tipo de soldadura para fundirse y después se enfrían hasta llegar a temperatura ambiente, lastimosamente estos equipos se encuentran a un precio elevado. Por esta razón este estudio va dirigido al diseño e implementación de un Horno de Reflujo cuyas características se asemejen lo más posible a un equipo industrial. Para llevar a cabo tal propósito se realiza un control de temperatura basado en un control PID digital ya que es un controlador sencillo de implementar, pero con la robustez necesaria para presentar buenos resultados al ser sintonizado adecuadamente. En este sentido se ha utilizado un sistema embebido como lo es Arduino para implementar el controlador principal de temperatura y un miniordenador Raspberry Pi como contralor maestro que permite interactuar con el horno a través de una pantalla táctil. En el miniordenador se aloja la interfaz gráfica de usuario que permite enviar las ordenes al Arduino para iniciar o detener el proceso de soldadura, además de que permite mostrar los cambios de temperatura tanto numérica como gráfica en tiempo real. Los resultados obtenidos con el equipo finalizado se reflejan en la obtención de una curva de temperatura muy similar al perfil de temperatura proporcionado por el fabricante del tipo de suelda gracias a la automatización del equipo y al correcto desempeño del control de temperatura PID, por lo tanto, se concluye en la obtención de una soldadura confiable y dentro de los parámetros esperados.