Профиль температуры оплавления припоя SMT

Я читал много веб-сайтов и форумов о печах для самовыпуска для пайки SMT. Я также видел много профилей припоя, как указано изготовителями припоя, изготовителями компонентов и другими самопровозглашенными экспертами.

У меня проблемы с пониманием того, что является лучшим способом контроля температуры. Если я не ошибаюсь, все рекомендованные мной профили указывают профиль, которому должен подвергаться припой . Но вы не можете легко контролировать температуру, если у вас нет инфракрасной камеры, которую трудно получить из бюджета. Все проекты DIY, о которых я читал, в том числе красивый готовый контроллер от sparkfun, используют простую термопару для контроля температуры воздуха .

В моей собственной печи для оплавления я припаял термопару к плате и сравнил температуру платы со второй термопарой, контролирующей температуру воздуха. Два профиля были очень разными, как и ожидалось. Температура платы и припоя будет варьироваться в зависимости от многих факторов, включая размер платы, которые изменяют теплоемкость платы. Все так стараются следовать какому-то конкретному профилю как можно ближе, но если у вас ложная температура обратной связи, то ваш контроллер бесполезен, верно?

Я думал о том, чтобы положить маленький кусочек стекла в свою печь для оплавления и прикрепить к нему термопару и использовать ее для контроля температуры, потому что у стекла удельная теплоемкость очень похожа на FR4. Но он все равно не будет идеальным для каждой доски разных размеров. Итак, каков наилучший подход для контроля температуры?

Если вы являетесь производителем, который собирает много печатных плат для платного покупателя, то экономически выгодно точно подобрать температурный профиль припоя, чтобы уменьшить вероятность возникновения надгробий и других дефектов пайки.

С другой стороны, если вы любитель готовить доски по одному в тостере, то достижение идеального профиля припоя - пустая трата времени. Лучший профиль для любителей это:

• Нагревайте до тех пор, пока припой не расплавится
• Выключите духовку и взломайте дверцу, пока припой не замерзнет
• Один или два пассива будут захоронены из-за неравномерного нагрева. Используйте паяльник, чтобы переделать их.

Я понимаю, что некоторые любители создают сложные регуляторы температуры, но это потому, что любители любят создавать вещи , а не потому, что это необходимо для процесса оплавления.

Пока скорость подъема является разумной (1-2 градуса / сек), температура платы будет достаточно равномерной, и именно она будет определять плавление припоя, поэтому, если вы измеряете температуру, температура доски лучше, чем температура воздуха. Температура платы будет зависеть от сочетания температуры воздуха и поглощения тепла - вы не хотите, чтобы последний был чрезмерным, поскольку это может вызвать неравномерный нагрев или обгорание в зависимости от характеристик ИК-поглощения компонента - я обычно запускаю нагреватели в точке чуть ниже, когда они начинают заметно светиться, что, кажется, работает нормально. Конечно, вы должны избегать использования свинца в тостере, так как между пайкой и прожигом меньше места.

Размер компонента, плотность, плоскость заземления и размещение в духовке сильно влияют на температуру в конкретной точке, поэтому установка термопары на стекло не скажет вам гораздо больше, чем ее установка в воздухе. Однако для любителей приложений вам может не потребоваться точность. Хотя бортовая термопара не будет считывать точную температуру конкретного соединения, она все равно должна позволить вашему контроллеру воссоздать согласованный профиль на серии плат.

Если вам нужна дополнительная уверенность в правильности профиля, вам следует следить за несколькими точками с помощью термопар, которые крепятся теплопроводящей пастой или эпоксидной смолой . (Омега продает это).

Как правило, более крупные компоненты будут оплакиваться последними, а также ближе к переднему стеклу духовки, где она холоднее. Попробуйте отслеживать самые горячие и самые холодные точки. Производители часто используют несколько термопар, пока они выясняют процесс.

Я согласен с другими плакатами, что эффективен простой способ включить духовку, дождаться, пока последний шарнир оплавится, а затем открыть дверь. Многие печи не могут нагреваться или охлаждаться достаточно быстро, чтобы превышать максимальные значения температуры, указанные в профилях компонентов, поэтому контур обратной связи, поставляемый термопарой, может только указывать контроллеру на включение и выключение в любом случае.

Я использовал переделочную станцию ​​с подогревателем под платой и над платой, а также подпружиненную термопару для измерения температуры печатной платы . Когда доска была должным образом подогрета, это повысило бы температуру для фактической фазы оплавления. Разница с печью состоит в том, что нагревание осуществлялось посредством излучения, а не конвекции . Конвекционный нагрев духовки слишком медленный, чтобы даже приблизиться к предписанному профилю. Вам нужно излучение, чтобы изменить температуру так быстро, как предписывает оплавление. Единственное, что я могу придумать, это использовать две печи, одну для предварительного нагрева, а другую для пайки. И вам придется быстро переходить от одной печи к другой.
Температура воздуха совершенно не имеет значения, ИМО.

Я также играл с духовкой для оплавления тостера, и я понял, что airtemp сидит при удобном 150 градусах Цельсия, а затем шелкография горит (она становится коричневой), и мои конденсаторы уже не так эффективны после оплавления, поэтому я застрял около 5 К типа термопары в духовке и начали играть, чтобы получить лучший контроль, в конце концов, я обнаружил, что термопары имели большой профиль на измерительном конце, и что, когда я включаю ИК, требуется около минуты, чтобы перейти от 40 до 80 градусов по Цельсию, но элемент уже испарил небольшую часть воды, которую я поместил в духовку во время тестирования, это означает, что температура уже превысила 100 градусов, и я все еще перемещаюсь до 80 градусов на моей термопаре

я купил другие термопары, у которых есть оголенные провода, и теперь они улавливаются быстрее, а также я получаю свои показания в воздухе и непосредственно на самом большом компоненте, а также под платой, но прямо на плате, тогда я вырабатываю своего рода среднее, где Температура на компоненте является более важным фактором, чем остальные, и это работает для меня

мой шелкография больше не становится коричневым и вряд ли получит надгробия (это все еще случается)

Еще одна вещь, потому что я использую инфракрасный нагреватель, я поместил стальную сетку в духовку, чтобы избежать прямого нагрева на печатной плате, это немного замедлило ее, но я получил лучшие результаты

У меня есть старая 4-элементная тостерная печь Sears, которую я использую для оплавления, с «Мини-мультиметром Extech EX330 с автоматическим диапазоном с NCV и температурой типа K», который я использую для контроля температуры. Провод зонда удерживается на месте в дверце так, чтобы конец зонда находился рядом с поверхностью платы. Доски перевариваются на металлическом алюминиевом подносе. Мой лоток будет вмещать 3 доски 10 см x 10 см или эквивалент в меньших досках.

Эта последовательность хорошо работает для этилированного припоя Kester EP256:

Температура полностью включена, наберите ее, чтобы удерживать около 150C в течение 90 секунд.

При полной температуре снова наберите его и удерживайте ~ 190-195 в течение 90 секунд. НЕ ПРЕВЫШАТЬ 205С. Это не хорошо для частей.

Выключите огонь, немного откройте дверь, дайте температуре остыть, когда температура ниже 180С, вы можете открыть дверь полностью. Припой затвердевает при 183С.

При охлаждении духового шкафа придется немного нагревать и нагревать, а затем снова нагревать. Контроль температуры является ключевым.