Я прочитал много веб-сайтов и форумов о самодельных печах оплавления для SMT-пайки. Я также видел много профилей припоя, указанных производителями припоев, производителями компонентов и другими самопровозглашенными экспертами.
У меня возникли проблемы с пониманием того, как лучше контролировать температуру. Если я не ошибаюсь, все рекомендуемые профили, которые я видел, указывают профиль, который должен пройти припой . Но вы не можете легко контролировать температуру, если у вас нет инфракрасной камеры, которую трудно приобрести с ограниченным бюджетом. Во всех самодельных проектах, о которых я читал, включая готовый контроллер от sparkfun, используется простая термопара для контроля температуры воздуха .
В моей собственной печи оплавления я припаял термопару к плате и сравнил температуру платы со второй термопарой, контролирующей температуру воздуха. Как и ожидалось, эти два профиля были очень разными. Температура платы и припоя будет варьироваться в зависимости от многих факторов, включая размер платы, которые изменяют теплоемкость платы. Все изо всех сил стараются максимально точно следовать определенному профилю, но если ваша температура обратной связи неверна, то ваш контроллер бесполезен, верно?
Я подумал о том, чтобы поместить небольшой кусочек стекла внутрь моей печи оплавления, прикрепить к стеклу термопару и использовать ее для контроля температуры, потому что стекло имеет удельную теплоемкость, очень похожую на удельную теплоемкость FR4. Но это все равно не будет идеально для каждой доски разных размеров. Итак, как лучше всего контролировать температуру?
Если вы являетесь производителем , который собирает большое количество печатных плат для платежеспособного клиента, то с экономической точки зрения будет целесообразно получить точно заданный температурный профиль припоя, чтобы уменьшить вероятность образования надгробий и других дефектов пайки.
С другой стороны, если вы любитель готовить платы по одной в тостере, то достижение идеального профиля припоя — пустая трата времени. Лучший профиль любителя:
Я понимаю, что некоторые любители строят сложные регуляторы температуры, но это потому, что любителям нравится что-то строить , а не потому, что это необходимо для процесса оплавления.
До тех пор, пока скорость нарастания является разумной (1-2 градуса Цельсия/сек), температура платы будет довольно равномерной, и это то, что будет определять плавление припоя, поэтому, если вы измеряете температуру, температура платы лучше, чем температура воздуха. Температура платы будет зависеть от сочетания температуры воздуха и поглощения излучаемого тепла — вы не хотите, чтобы последнее было чрезмерным, так как это может вызвать неравномерный нагрев или пригорание в зависимости от характеристик поглощения ИК-излучения компонента — я обычно запускаю нагреватели в точке чуть ниже, когда они начинают заметно светиться, что, кажется, работает нормально. Конечно, вам следует избегать использования бессвинцовых тостеров, так как между пайкой и обжигом остается меньше места.
Размер компонентов, плотность, плоскость заземления и размещение в печи будут сильно влиять на температуру в конкретной точке, поэтому размещение термопары на стекле даст вам не больше, чем помещение термопары в воздух. Однако для любительских приложений вам может не понадобиться точность. Хотя бортовая термопара не будет считывать точную температуру конкретного стыка, она все же должна позволить вашему контроллеру воссоздать согласованный профиль на серии плат.
Если вы хотите больше уверенности в правильности профиля, вам следует контролировать несколько точек с помощью термопар, прикрепленных с помощью теплопроводящей пасты или эпоксидной смолы . (Омега продает это).
Как правило, более крупные компоненты оплавляются в последнюю очередь, а также компоненты, расположенные ближе к переднему стеклу печи, где температура ниже. Старайтесь следить за самыми горячими и самыми холодными точками. Производители часто используют несколько термопар, пока разбираются в процессе.
Я согласен с другими авторами, что простой подход, включающий в себя включение духовки, ожидание оплавления последнего шва, а затем открытие дверцы, эффективен. Многие печи не могут нагреваться или охлаждаться достаточно быстро, чтобы превысить максимальные значения температуры, указанные в профилях компонентов, поэтому петля обратной связи, обеспечиваемая термопарой, может в любом случае только сообщать контроллеру о включении, а затем о выключении.
Я использовал ремонтную станцию с предпусковым подогревателем под платой и над платой, а также подпружиненную термопару для измерения температуры печатной платы . Когда плата была должным образом предварительно нагрета, это повышало температуру для фактической фазы оплавления. Отличие печи в том, что нагрев осуществлялся за счет излучения , а не конвекции . Конвекционный нагрев печи слишком медленный, чтобы даже приблизиться к заданному 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 вторую для пайки. И вам придется быстро перемещаться из одной печи в другую.
Температура воздуха совершенно не имеет значения, имхо.
Я также играл с духовкой для оплавления тостера и понял, что температура воздуха составляет 150 градусов по Цельсию, а затем шелкография сгорает (становится коричневой), а мои конденсаторы уже не так эффективны после оплавления, поэтому я поставил около 5 K-типа. термопары в духовке и начал играть, чтобы получить лучший контроль, в конце концов я обнаружил, что термопары имеют большой профиль на измерительном конце, и что когда я включаю ИК, требуется около минуты, чтобы перейти от 40 до 80 градусов Цельсия, но элемент уже испарил небольшое количество воды, которую я поместил в духовку во время тестирования, это означает, что температура уже превысила 100 градусов, и я все еще двигаюсь до 80 градусов на моей термопаре.
Я купил другие термопары с неизолированными проводами, и теперь они работают быстрее. Я также беру свои показания в воздухе и непосредственно на самом большом компоненте, а также под платой, но прямо напротив платы, затем я вычисляю своего рода среднее значение, где температура компонента является более важным фактором, чем остальные, и это работает для меня
моя шелкография больше не становится коричневой и почти не получает надгробий (это все еще случается)
Еще одна вещь, поскольку я использую инфракрасный обогреватель, я поместил стальную сетку в печь, чтобы избежать прямого нагрева на печатную плату, 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 Autorangeing 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. Оплавляемые платы укладываются на металлический лоток из алюминиевого сплава. Мой лоток вмещает 3 доски размером 10 см x 10 см или эквивалент для меньших досок.
Эта последовательность хорошо работает для освинцованного припоя Kester EP256:
Температура полная, наберите ее обратно, чтобы удерживать около 150 ° C в течение 90 секунд.
Температура полностью включена, снова наберите ее обратно, чтобы удерживать ~ 190-195 в течение 90 секунд. НЕ ПРЕВЫШАТЬ 205C. Это не хорошо для частей.
Выключите огонь, немного приоткройте дверцу, дайте температуре остыть, как только температура станет ниже 180°С, дверцу можно открыть полностью. Припой затвердевает при 183С.
Придется немного увеличивать и уменьшать нагрев при температуре выдержки, пока духовка остывает, а затем снова нагревается. Контроль температуры является ключевым моментом.
Перекресток