Profilo di temperatura di riflusso della saldatura SMT

Ho letto molti siti Web e forum sui forni di rifusione fai-da-te per la saldatura SMT. Ho anche visto molti profili di saldatura come specificato dai produttori di saldatura, produttori di componenti e altri esperti autoproclamati.

Ho difficoltà a capire qual è il modo migliore per controllare la temperatura. A meno che non mi sbagli, tutti i profili consigliati che ho visto indicano il profilo a cui dovrebbe sottoporsi la saldatura . Ma non è possibile monitorare facilmente la temperatura se non si dispone di una fotocamera a infrarossi che è difficile da ottenere con un budget limitato. Tutti i progetti fai-da-te di cui ho letto, incluso il simpatico controller pre-made di Sparkfun, utilizzano una semplice termocoppia per monitorare la temperatura dell'aria .

Nel mio forno di riflusso ho saldato una termocoppia a una scheda e confrontato la temperatura della scheda con una seconda termocoppia che controllava la temperatura dell'aria. I due profili erano molto diversi, come previsto. La temperatura della scheda e della saldatura varieranno in base a molti fattori, tra cui le dimensioni della scheda, che modificano la capacità termica della scheda. Tutti si sforzano così tanto di seguire un profilo specifico il più vicino possibile, ma se la temperatura di feedback è falsa, il controller è inutile, giusto?

Ho pensato di mettere un piccolo pezzo di vetro nel mio forno di riflusso e di attaccare una termocoppia al vetro e di usarlo per monitorare la temperatura perché il vetro ha una capacità termica specifica molto simile a quella dell'FR4. Ma non sarebbe comunque perfetto per ogni tavola di varie dimensioni. Qual è l'approccio migliore per monitorare la temperatura?

Se sei un produttore che assembla molti PCB per un cliente pagante, è una buona economia ottenere il profilo di temperatura della saldatura esattamente giusto, per ridurre l'incidenza di tombstoning e altri difetti di saldatura.

D'altra parte, se sei un hobbista che cucina le assi una alla volta in un forno tostapane, ottenere il profilo di saldatura perfetto è una perdita di tempo. Il miglior profilo di hobbista è:

• Riscalda in alto fino a quando la saldatura si scioglie
• Spegni il forno e apri la porta finché la saldatura non si congela
• Uno o due passivi saranno distrutti a causa del riscaldamento irregolare. Usa un saldatore per rielaborarli.

Mi rendo conto che alcuni hobbisti costruiscono elaborati termoregolatori, ma questo perché gli appassionati si divertono a costruire cose , non perché è necessario per un processo di riflusso.

Finché il tasso di aumento è ragionevole (1-2 ° C / sec), la temperatura della scheda sarà abbastanza uniforme ed è ciò che determinerà lo scioglimento della saldatura, quindi se si misura la temperatura, la temperatura della scheda è migliore della temperatura dell'aria. La temperatura della scheda dipenderà da un mix di temperatura dell'aria e assorbimento del calore irradiato - non si desidera che quest'ultimo sia eccessivo in quanto ciò può causare riscaldamento o bruciatura irregolari a seconda delle caratteristiche di assorbimento IR del componente - Di solito faccio funzionare i riscaldatori nel punto appena sotto quando iniziano a brillare visibilmente, il che sembra funzionare bene. Ovviamente dovresti evitare di usare senza piombo in un tostapane poiché c'è meno spazio tra saldatura e combustione.

Le dimensioni, la densità, i piani di massa e il posizionamento dei componenti nel forno influenzeranno notevolmente la temperatura in un determinato punto, quindi posizionare una termocoppia sul vetro non ti dirà molto di più che metterne uno in aria. Tuttavia, per le applicazioni hobbistiche, potresti non aver bisogno della precisione. Sebbene una termocoppia in volo non rilevi la temperatura esatta di un particolare giunto, dovrebbe comunque consentire al controller di ricreare un profilo coerente su una serie di schede.

Se si desidera una maggiore certezza che il profilo sia corretto, è necessario monitorare diversi punti con termocoppie collegate con pasta termicamente conduttiva o resina epossidica . (Omega lo vende).

In genere, i componenti più grandi si rifluiranno per ultimi, così come quelli più vicini al vetro anteriore del forno dove è più freddo. Prova a monitorare i punti più caldi e più freddi. I produttori usano spesso più termocoppie mentre stanno scoprendo il processo.

Concordo con altri poster sul fatto che il semplice approccio di accendere il forno, attendere il riflusso dell'ultimo giunto e quindi aprire la porta sia efficace. Molti forni non possono riscaldarsi o raffreddarsi abbastanza velocemente da superare le velocità massime di temperatura specificate sui profili dei componenti, quindi il circuito di feedback fornito dalla termocoppia potrebbe solo dire al controller di accendersi e spegnersi comunque.

Ho usato una stazione di rilavorazione che aveva un preriscaldatore sottobordo e sopra-bordo e una termocoppia caricata a molla per misurare la temperatura del PCB . Quando la scheda fosse preriscaldata correttamente, aumenterebbe la temperatura per la fase di riflusso effettiva. La differenza con un forno è che il riscaldamento è stato attraverso la radiazione invece della convezione . Il riscaldamento a convezione di un forno è troppo lento per persino approssimare il profilo prescritto. Hai bisogno di radiazioni per cambiare la temperatura velocemente come prescrive il riflusso. L'unica cosa che mi viene in mente che si avvicina è usare due forni, uno per il preriscaldamento e un secondo per la saldatura. E dovresti spostarti velocemente da un forno all'altro.
La temperatura dell'aria è totalmente irrilevante, IMO.

Ho anche suonato con un forno di rifusione del tostapane e mi sono reso conto che l'aria si trova a 150 gradi centigradi e quindi la serigrafia brucia (diventa marrone) e i miei condensatori non sono più così efficaci dopo il riflusso, quindi ho bloccato circa 5 K-tipo termocoppie nel forno e ho iniziato a giocare per ottenere un migliore controllo alla fine ho scoperto che le termocoppie avevano un grande profilo sull'estremità di misurazione e che quando accendo l'IR ci vuole circa un minuto per passare da 40 a 80 gradi Celsius ma il L'elemento aveva già evaporato un po 'd'acqua che avevo messo nel forno durante i test, il che significa che la temperatura era già di oltre 100 gradi e mi sto ancora muovendo fino a 80 gradi sulla mia termocoppia

ho comprato altre termocoppie che hanno i fili scoperti e si raccolgono più velocemente ora anche io prendo le mie letture in aria e direttamente sul componente più grande così come sotto la scheda ma proprio contro la scheda quindi ho una sorta di media in cui il la temperatura del componente è un fattore più grande del resto e questo funziona per me

la mia serigrafia non diventa più marrone e difficilmente si ottengono lapidi (succede ancora)

Un'altra cosa perché sto usando un riscaldatore a infrarossi ho inserito una rete d'acciaio nel forno per evitare di avere calore diretto sul pcb, questo ha rallentato un po 'ma ho ottenuto risultati migliori

Ho un vecchio forno tostapane a 4 elementi Sears che uso per il reflow, con un "Mini multimetro a regolazione automatica Extech EX330 con NCV e temperatura di tipo K" che utilizzo per il monitoraggio della temperatura. Il filo della sonda è tenuto in posizione nella porta in modo che l'estremità della sonda si trovi vicino a una superficie della scheda. Le schede da ridisporre siedono su un vassoio di metallo AL. Il mio vassoio conterrà 3 schede da 10 cm x 10 cm o l'equivalente in schede più piccole.

Questa sequenza funziona bene per la saldatura al piombo Kester EP256:

Temperatura piena, riagganciare per mantenere circa 150 ° C per 90 secondi

La temperatura di nuovo piena riaccendila per tenere premuto ~ 190-195 per 90 secondi. NON SUPERARE 205C. Non va bene per le parti.

Spegni il fuoco, apri un po 'la porta, lascia raffreddare la temperatura, una volta sotto i 180 ° C puoi aprire la porta piena. La saldatura si solidifica a 183 ° C.

Dovrà alzare e abbassare leggermente il fuoco alle temperature di mantenimento mentre il forno si raffredda, quindi si riscalda di nuovo. Il monitoraggio della temperatura è la chiave.