Profil temperatury lutowania SMT

Czytałem wiele stron internetowych i forów na temat pieców rozpływowych DIY do lutowania SMT. Widziałem także wiele profili lutowniczych określonych przez producentów lutu, producentów komponentów i innych samozwańczych ekspertów.

Mam problem ze zrozumieniem, jaki jest najlepszy sposób kontrolowania temperatury. O ile się nie mylę, wszystkie zalecane profile, które widziałem, wskazują profil, który powinien przejść lut . Ale nie można łatwo monitorować temperatury, jeśli nie ma się kamery na podczerwień, która jest trudna do uzyskania przy ograniczonym budżecie. We wszystkich projektach dla majsterkowiczów, o których czytałem, łącznie z ładnym, gotowym kontrolerem Sparkfun, wykorzystuję prostą termoparę do monitorowania temperatury powietrza .

W moim własnym piecu rozpływowym przylutowałem termoparę do płyty i porównałem temperaturę płyty z drugą termoparą monitorującą temperaturę powietrza. Dwa profile były bardzo różne, zgodnie z oczekiwaniami. Temperatura płyty i lutu będzie się zmieniać w zależności od wielu czynników, w tym wielkości płyty, które zmieniają pojemność cieplną płyty. Wszyscy tak bardzo starają się podążać za konkretnym profilem jak najbliżej, ale jeśli temperatura sprzężenia zwrotnego jest nieprawdziwa, to kontroler jest bezużyteczny, prawda?

Pomyślałem o włożeniu małego kawałka szkła do mojego pieca rozpływowego i przymocowaniu do niego termopary i użyciu jej do monitorowania temperatury, ponieważ szkło ma specyficzną pojemność cieplną bardzo podobną do FR4. Ale nadal nie byłby idealny dla każdej deski o różnych rozmiarach. Więc jakie jest najlepsze podejście do monitorowania temperatury?

Jeśli jesteś producentem, który montuje wiele płytek drukowanych dla płatnego klienta, ekonomicznie jest dokładnie ustawić profil temperatury lutowania, aby zmniejszyć częstość występowania zadziorów i innych wad lutowania.

Z drugiej strony, jeśli jesteś hobbystą gotującym deski pojedynczo w piekarniku toster, osiągnięcie idealnego profilu lutowniczego jest stratą czasu. Najlepszy profil hobbystów to:

• Ogrzewać na wysokim poziomie, aż stopi się lut
• Wyłączyć piekarnik i otworzyć drzwi, aż lut się zamarznie
• Jeden lub dwa elementy pasywne ulegną zniszczeniu z powodu nierównomiernego ogrzewania. Użyj lutownicy, aby je przerobić.

Zdaję sobie sprawę, że niektórzy hobbystycy konstruują skomplikowane regulatory temperatury, ale dzieje się tak dlatego, że hobbystycy lubią budować rzeczy , a nie dlatego, że jest to konieczne do procesu przepływu.

Tak długo, jak tempo wzrostu jest rozsądne (1-2 st. C / s), temperatura płyty będzie dość jednolita i to decyduje o stopieniu lutu, więc jeśli zmierzysz temperaturę, temperatura płyty jest lepsza niż temperatura powietrza. Temperatura płyty będzie zależeć od mieszanki temperatury powietrza i promieniowania pochłaniania ciepła - nie chcesz, aby była ona nadmierna, ponieważ może to powodować nierównomierne nagrzewanie lub przypalanie w zależności od właściwości absorpcji podczerwieni elementu - zwykle uruchamiam grzejniki w punkcie tuż poniżej, gdy zaczynają wyraźnie świecić, co wydaje się działać OK. Oczywiście należy unikać używania bezołowiowego w tosterze, ponieważ między lutowaniem a paleniem jest mniej miejsca.

Rozmiar elementu, gęstość, płaszczyzny podłoża i umieszczenie w piekarniku będą miały ogromny wpływ na temperaturę w danym punkcie, więc umieszczenie termopary na szkle nie powie nic więcej niż umieszczenie jej w powietrzu. Jednak w przypadku aplikacji hobbystycznych precyzja może nie być potrzebna. Chociaż termoelement unoszący się w powietrzu nie będzie odczytywał dokładnej temperatury konkretnego złącza, nadal powinien umożliwiać kontrolerowi odtworzenie spójnego profilu na szeregu płyt.

Jeśli chcesz mieć większą pewność, że profil jest prawidłowy, powinieneś monitorować kilka punktów za pomocą termopar, które są przymocowane pastą termoprzewodzącą lub żywicą epoksydową . (Omega to sprzedaje).

Zwykle większe elementy będą się przepływać dłużej, a także te bliżej przedniej szyby piekarnika, gdzie jest zimniej. Spróbuj monitorować najgorętsze i najzimniejsze punkty. Producenci często używają wielu termopar, gdy wymyślają proces.

Zgadzam się z innymi plakatami, że proste podejście do włączenia piekarnika, czekania na ostatnie połączenie, a następnie otwarcia drzwi jest skuteczne. Wiele pieców nie nagrzewa się ani nie ochładza wystarczająco szybko, aby przekroczyć maksymalne wartości temperatur określone w profilach komponentów, więc pętla sprzężenia zwrotnego dostarczana przez termoparę może tylko nakazać sterownikowi włączenie i wyłączenie.

Użyłem stacji lutowniczej, która miała podgrzewacz pod pokładem i nad płytą oraz sprężynową termoparę do pomiaru temperatury płytki drukowanej . Gdy płytka została odpowiednio wstępnie podgrzana, podniosłaby temperaturę dla faktycznej fazy rozpływu. Różnica w przypadku piekarnika polega na tym, że ogrzewanie odbywało się za pomocą promieniowania zamiast konwekcji . Ogrzewanie konwekcyjne piekarnika jest zbyt wolne, aby zbliżyć się do zalecanego profilu. Potrzebujesz promieniowania, aby zmienić temperaturę tak szybko, jak nakazuje to przepływ. Jedyne, co przychodzi mi do głowy, to zbliżenie dwóch pieców, jednego do podgrzewania i drugiego do lutowania. I musiałbyś szybko przechodzić z jednego piekarnika do drugiego.
IMO nie ma znaczenia temperatura powietrza.

Bawiłem się również z tosterem z piecem rozpływowym i zdałem sobie sprawę, że airtemp siedzi w przytulnym 150 stopniach Celsjusza, a następnie sitodruk płonie (staje się brązowy), a moje kondensatory nie są już tak skuteczne po reflow, więc utknąłem około 5 K termopary w piekarniku i zacząłem grać, aby uzyskać lepszą kontrolę w końcu, stwierdziłem, że termopary mają duży profil na końcu pomiarowym i że po włączeniu IR przejście z 40 do 80 stopni Celsjusza zajmuje około minuty, ale element już wyparował niewielką ilość wody, którą umieściłem w piekarniku podczas testowania, co oznacza, że ​​Temp miał już ponad 100 stopni i nadal poruszam się do 80 stopni na mojej termopary

kupiłem inne termopary, które mają gołe przewody i teraz szybciej się podnoszą. Odczytaj moje odczyty w powietrzu i bezpośrednio na największym elemencie, a także pod płytą, ale tuż przy płytce, a następnie ustalam rodzaj średniej, w której temp na składniku jest większym czynnikiem niż reszta i to działa dla mnie

mój sitodruk nie staje się już brązowy i prawie nie ma nagrobków (wciąż się zdarza)

Jeszcze jedna rzecz, ponieważ używam promiennika podczerwieni Umieściłem stalową siatkę w piekarniku, aby uniknąć bezpośredniego nagrzewania się płytki drukowanej, co nieco ją spowolniło, ale uzyskałem lepsze wyniki

Mam stary 4-elementowy piekarnik tostowy Sears, którego używam do reflow, z „Multimetrem automatycznym Extech EX330 z NCV i temperaturą typu K”, którego używam do monitorowania temperatury. Drut sondy jest utrzymywany na miejscu w drzwiach, tak że koniec sondy znajduje się w pobliżu powierzchni płyty. Przepływające deski siedzą na metalowej tacy AL. Moja taca pomieści 3 deski 10 cm x 10 cm lub równowartość w mniejszych płytach.

Ta sekwencja działa dobrze dla lutu ołowiowego Kester EP256:

Po osiągnięciu pełnej temperatury, wybierz ją ponownie, aby utrzymać około 150 ° C przez 90 sekund

Ponownie ustaw temperaturę na pełną, aby utrzymać ~ 190-195 przez 90 sekund. NIE PRZEKRACZAĆ 205C. To nie jest dobre dla części.

Wyłącz ciepło, otwórz trochę drzwi, pozwól temperaturze ostygnąć, gdy już poniżej 180 ° C możesz otworzyć drzwi całkowicie. Lut zestala się w 183 ° C.

Będzie musiał nieco podnieść i obniżyć ciepło w temperaturach wstrzymania, gdy piekarnik ostygnie, a następnie ponownie się nagrzeje. Kluczem jest monitorowanie temperatury.