SMT-Lötmittel-Reflow-Temperaturprofil

Ich habe viele Websites und Foren über DIY-Reflow-Öfen zum SMT-Löten gelesen. Ich habe auch viele Lötprofile gesehen, die von Lötmittelherstellern, Komponentenherstellern und anderen selbsternannten Experten angegeben wurden.

Ich habe Probleme zu verstehen, wie die Temperatur am besten geregelt werden kann. Sofern ich mich nicht irre, geben alle empfohlenen Profile, die ich gesehen habe, das Profil an, das das Lot durchlaufen soll. Sie können die Temperatur jedoch nur dann leicht überwachen, wenn Sie über eine Infrarotkamera verfügen, die mit geringem Budget schwer zu bekommen ist. Alle der DIY - Projekte , dass ich gelesen habe, nutzen das schöne vorgefertigten Controller von sparkfun einschließlich, ein einfaches Thermoelement die zur Überwachung Lufttemperatur.

In meinem eigenen Reflow-Ofen habe ich ein Thermoelement auf eine Platine gelötet und die Platinentemperatur mit einem zweiten Thermoelement verglichen, das die Lufttemperatur überwacht. Die beiden Profile waren erwartungsgemäß sehr unterschiedlich. Die Temperatur der Platine und des Lots wird auf der Grundlage vieler Faktoren, einschließlich der Größe der Platine, variieren, die die Wärmekapazität der Platine verändern. Jeder ist so bemüht, einem bestimmten Profil so genau wie möglich zu folgen, aber wenn Ihre Feedback-Temperatur falsch ist, ist Ihr Controller unbrauchbar, oder?

Ich habe darüber nachgedacht, ein kleines Stück Glas in meinen Reflow-Ofen zu legen, ein Thermoelement am Glas anzubringen und damit die Temperatur zu überwachen, da Glas eine spezifische Wärmekapazität hat, die der von FR4 sehr ähnlich ist. Aber es wäre immer noch nicht perfekt für jedes Board unterschiedlicher Größe. Wie lässt sich die Temperatur am besten überwachen?

Wenn Sie ein Hersteller sind, der viele Leiterplatten für einen zahlenden Kunden zusammenbaut, ist es wirtschaftlich sinnvoll, das Löttemperaturprofil genau einzustellen, um das Auftreten von Grabsteinen und anderen Lötfehlern zu verringern.

Wenn Sie hingegen ein Hobby- Kochbrett nach dem anderen in einem Toaster sind, ist es Zeitverschwendung, das perfekte Lötprofil zu erzielen. Das beste Hobby-Profil ist:

• Hitze hoch, bis das Lot schmilzt
• Den Backofen ausschalten und die Tür aufbrechen, bis das Lot gefriert
• Ein oder zwei Passive haben sich aufgrund ungleichmäßiger Erwärmung verfärbt. Verwenden Sie einen Lötkolben, um sie zu überarbeiten.

Mir ist klar, dass einige Bastler ausgefeilte Temperaturregler bauen, aber das liegt daran, dass Bastler gerne Dinge bauen , nicht daran, dass dies für einen Reflow-Prozess erforderlich ist.

Solange die Anstiegsrate angemessen ist (1-2 ° C / s), ist die Temperatur der Platine ziemlich gleichmäßig und bestimmt das Schmelzen des Lots. Wenn Sie also die Temperatur messen, ist die Temperatur der Platine besser als die Lufttemperatur. Die Plattentemperatur hängt von einer Mischung aus Lufttemperatur und Strahlungswärmeabsorption ab - Sie möchten nicht, dass diese übermäßig hoch ist, da dies je nach den IR-Absorptionseigenschaften der Komponenten zu einer ungleichmäßigen Erwärmung oder Verbrennung führen kann sie beginnen sichtbar zu leuchten, was in Ordnung zu sein scheint. Sie sollten es natürlich vermeiden, bleifrei in einem Toaster zu verwenden, da zwischen Löten und Brennen weniger Spielraum besteht.

Die Größe der Komponenten, die Dichte, die Masseebenen und die Platzierung im Ofen wirken sich stark auf die Temperatur an einem bestimmten Punkt aus. Wenn Sie also ein Thermoelement auf Glas legen, können Sie nicht viel mehr sagen, als wenn Sie eines in die Luft legen. Für Hobbyanwendungen benötigen Sie jedoch möglicherweise keine Präzision. Obwohl ein Luft-Thermoelement nicht die genaue Temperatur einer bestimmten Verbindung misst, sollte es Ihrem Controller dennoch ermöglichen, ein konsistentes Profil auf einer Reihe von Platinen zu erstellen.

Wenn Sie sicherer sein möchten, dass das Profil korrekt ist, sollten Sie mehrere Punkte mit Thermoelementen überwachen, die mit Wärmeleitpaste oder Epoxidharz befestigt sind . (Omega verkauft das).

Größere Komponenten fließen in der Regel als letztes zurück und auch solche, die sich näher am vorderen Glas des Ofens befinden, wo es kälter ist. Versuchen Sie, die heißesten und kältesten Stellen zu überwachen. Hersteller verwenden oft mehrere Thermoelemente, um den Prozess zu verstehen.

Ich stimme anderen Postern zu, dass der einfache Ansatz, den Ofen einzuschalten, darauf zu warten, dass die letzte Fuge nachläuft und dann die Tür öffnet, effektiv ist. Viele Öfen können sich nicht schnell genug erwärmen oder abkühlen, um die in den Komponentenprofilen angegebenen maximalen Temperaturraten zu überschreiten. Daher fordert die vom Thermoelement gelieferte Rückkopplungsschleife die Steuerung möglicherweise nur zum Ein- und Ausschalten auf.

Ich habe eine Nacharbeitsstation mit einem Unter- und Oberplatinenvorwärmer und einem federbelasteten Thermoelement zum Messen der PCB-Temperatur verwendet . Wenn die Platine richtig vorgewärmt wurde, erhöhte sich die Temperatur für die eigentliche Reflow-Phase. Der Unterschied zu einem Ofen besteht darin, dass die Heizung durch Strahlung statt durch Konvektion erfolgt . Die Konvektionserhitzung eines Ofens ist zu langsam, um das vorgeschriebene Profil zu erreichen. Sie benötigen Strahlung, um die Temperatur so schnell zu ändern, wie es das Aufschmelzen vorschreibt. Das einzige, was ich mir vorstellen kann, ist, zwei Öfen zu verwenden, einen zum Vorheizen und einen zweiten zum Löten. Und Sie müssten schnell von einem Ofen zum nächsten wechseln.
Die Lufttemperatur ist völlig irrelevant, IMO.

Ich habe auch mit einem Toaster-Reflow-Ofen gespielt und festgestellt, dass die Lufttemperatur bei gemütlichen 150 Grad Celsius liegt und dann der Siebdruck brennt (er wird braun) und meine Kondensatoren sind nach dem Reflow nicht mehr so ​​effektiv, so dass ich bei etwa 5 K-Typ geblieben bin Ich habe festgestellt, dass die Thermoelemente am Messende ein großes Profil haben und dass es beim Einschalten des IR ungefähr eine Minute dauert, um von 40 auf 80 Grad Celsius zu kommen Das Element hat bereits ein kleines Stück Wasser verdampft, das ich während des Tests in den Ofen gegeben habe. Das bedeutet, dass die Temperatur bereits über 100 Grad lag und ich mich auf meinem Thermoelement immer noch auf 80 Grad bewege

Ich habe andere Thermoelemente gekauft, die blanke Drähte haben und die jetzt auch schneller ankommen. Ich messe in der Luft und direkt auf der größten Komponente sowie unter der Platine, aber genau gegen die Platine, dann erarbeite ich eine Art Durchschnitt, bei dem die Die Temperatur am Bauteil ist ein größerer Faktor als der Rest, und das funktioniert bei mir

Mein Siebdruck färbt sich nicht mehr braun und es entstehen kaum Grabsteine ​​(es passiert immer noch)

Eine weitere Sache: Da ich eine Infrarot-Heizung verwende, habe ich ein Stahlgitter in den Ofen gelegt, um zu vermeiden, dass die Leiterplatte direkt erwärmt wird. Dies hat die Leistung etwas verlangsamt, aber ich habe bessere Ergebnisse erzielt

Ich habe einen alten Sears 4-Element-Toaster, den ich zum Aufschmelzen verwende, mit einem "Extech EX330 Autoranging Mini Multimeter mit NCV- und Typ K-Temperatur", das ich zur Temperaturüberwachung verwende. Das Sondenkabel wird in der Tür so festgehalten, dass sich das Ende der Sonde in der Nähe einer Leiterplattenoberfläche befindet. Die Platten, die aufgeschmolzen werden, sitzen auf einer Metall-AL-Schale. Mein Tablett fasst 3 Bretter (10 cm x 10 cm) oder das Äquivalent in kleineren Brettern.

Diese Sequenz funktioniert gut für Kester EP256 bleihaltiges Lot:

Wenn die Temperatur voll ist, wählen Sie sie zurück, um sie 90 Sekunden lang bei 150 ° C zu halten

Die Temperatur ist wieder voll, wähle sie zurück, um ~ 190-195 für 90 Sekunden zu halten. 205C NICHT ÜBERSCHREITEN. Das ist nicht gut für die Teile.

Stellen Sie die Heizung ab, öffnen Sie die Tür ein wenig, lassen Sie die Temperatur abkühlen, sobald Sie unter 180 ° C sind, können Sie die Tür ganz öffnen. Das Lot erstarrt bei 183C.

Muss die Heizung bei den Haltetemperaturen beim Abkühlen des Ofens etwas auf und ab stellen und heizt dann wieder auf. Temperaturüberwachung ist der Schlüssel.