Perfil de temperatura de refluxo de solda SMT

Eu já li muitos sites e fóruns sobre fornos de refluxo DIY para solda SMT. Também vi muitos perfis de solda, conforme especificado pelos fabricantes de soldas, fabricantes de componentes e outros especialistas autoproclamados.

Estou tendo problemas para entender qual é a melhor maneira de controlar a temperatura. A menos que eu esteja enganado, todos os perfis recomendados que eu vi indicam o perfil que a solda deve sofrer. Mas você não pode monitorar a temperatura facilmente, a menos que tenha uma câmera infravermelha que é difícil de obter dentro do orçamento. Todos os projetos de bricolage que eu já li, incluindo o bom controlador pré-fabricado da sparkfun, utilizam um termopar simples para monitorar a temperatura do ar .

No meu próprio forno de refluxo, soldei um termopar em uma placa e comparei a temperatura da placa com um segundo termopar que monitora a temperatura do ar. Os dois perfis eram muito diferentes, como esperado. A temperatura da placa e a solda variam com base em muitos fatores, incluindo o tamanho da placa, que alteram a capacidade de aquecimento da placa. Todo mundo está se esforçando tanto para seguir um perfil específico o mais próximo possível, mas se sua temperatura de feedback é falsa, seu controlador é inútil, certo?

Pensei em colocar um pequeno pedaço de vidro dentro do meu forno de refusão e anexar um termopar ao vidro e usá-lo para monitorar a temperatura, porque o vidro tem uma capacidade de calor específica muito semelhante à do FR4. Mas ainda não seria perfeito para todas as diretorias de tamanhos variados. Então, qual é a melhor abordagem para monitorar a temperatura?

Se você é um fabricante que monta muitos PCBs para um cliente pagante, é uma boa economia obter o perfil de temperatura da solda exatamente correto, reduzir a incidência de tombstone e outros defeitos de solda.

Por outro lado, se você é um hobbyista de cozinhar uma de cada vez em uma torradeira, obter um perfil de solda perfeito é uma perda de tempo. O melhor perfil hobby é:

• Aqueça em fogo alto até a solda derreter
• Desligue o forno e abra a porta até que a solda congele
• Um ou dois passivos serão tombados devido ao aquecimento irregular. Use um ferro de solda para retrabalhá-los.

Percebo que alguns entusiastas constroem controladores de temperatura elaborados, mas isso ocorre porque os entusiastas gostam de construir coisas , não porque é necessário para um processo de refluxo.

Desde que a taxa de aumento seja razoável (1-2 graus C / s), a temperatura da placa será bastante uniforme e será o que determinará o derretimento da solda; portanto, se você medir a temperatura, a temperatura da placa será melhor que a temperatura do ar. A temperatura da placa dependerá de uma mistura de temperatura do ar e absorção de calor irradiada - você não deseja que o último seja excessivo, pois isso pode causar aquecimento ou queimaduras irregulares, dependendo das características de absorção do infravermelho do componente - eu costumo acionar aquecedores no ponto logo abaixo quando eles começam a brilhar visivelmente, o que parece funcionar bem. Evidentemente, você deve evitar o uso de chumbo em uma torradeira, pois há menos espaço entre solda e queima.

O tamanho do componente, a densidade, os planos do solo e a colocação no forno afetarão bastante a temperatura em um ponto específico; portanto, colocar um termopar no vidro não será muito mais do que colocar um no ar. No entanto, para aplicativos amadores, talvez você não precise da precisão. Embora um termopar no ar não esteja lendo a temperatura exata de uma junta em particular, ele ainda deve permitir que seu controlador recrie um perfil consistente em uma série de placas.

Se você deseja obter mais garantia de que o perfil está correto, monitore vários pontos com termopares anexados com pasta termicamente condutora ou epóxi . (Omega vende isso).

Normalmente, os componentes maiores refletem por último, bem como os mais próximos do vidro frontal do forno, onde é mais frio. Tente monitorar os pontos mais quentes e frios. Os fabricantes costumam usar vários termopares enquanto estão planejando o processo.

Concordo com outros pôsteres de que a abordagem simples de ligar o forno, esperar a última junta refluir e abrir a porta é eficaz. Muitos fornos não podem aquecer ou esfriar rápido o suficiente para exceder as taxas máximas de temperatura especificadas nos perfis dos componentes; portanto, o loop de feedback fornecido pelo termopar pode estar apenas dizendo ao controlador para ligar e desligar de qualquer maneira.

Usei uma estação de retrabalho que possuía um pré-aquecedor interno e externo e um termopar com mola para medir a temperatura do PCB . Quando a placa era adequadamente pré-aquecida, aumentava a temperatura para a fase de refluxo real. A diferença com um forno é que o aquecimento era por radiação em vez de convecção . O aquecimento por convecção de um forno é muito lento para se aproximar do perfil prescrito. Você precisa de radiação para alterar a temperatura o mais rápido que o refluxo prescreve. A única coisa em que consigo pensar nisso é usar dois fornos, um para o pré-aquecimento e o segundo para a solda. E você teria que passar rapidamente de um forno para o outro.
A temperatura do ar é totalmente irrelevante, IMO.

Também joguei com uma torradeira de refluxo e percebi que o airtemp fica a 150 graus Celsius aconchegantes e, em seguida, a serigrafia queima (fica marrom) e meus capacitores não são mais tão eficazes depois do reflow, então fiquei com o tipo 5 K termopares no forno e comecei a tocar para obter um melhor controle no final, descobri que os termopares tinham um grande perfil na extremidade de medição e que, quando ligo o IR, leva cerca de um minuto para ir de 40 a 80 graus Celsius, mas o O elemento já havia evaporado um pouco de água que eu coloquei no forno enquanto testava, o que significa que o Temp já estava acima de 100 graus e ainda estou subindo até 80 graus no meu termopar

Eu comprei outros termopares que têm os fios desencapados e ele capta mais rapidamente agora. Também faço minhas leituras no ar e diretamente no maior componente, bem como embaixo da placa, mas diretamente contra a placa, então, contra a placa, eu trabalho uma espécie de média em que o temperatura no componente é um fator maior do que o resto e isso funciona para mim

minha serigrafia não fica mais marrom e quase não consigo lápides (isso ainda acontece)

Só mais uma coisa, porque estou usando um aquecedor de infravermelho. Coloquei uma malha de aço no forno para evitar o aquecimento direto da placa de circuito impresso, o que diminuiu um pouco a velocidade, mas obtive melhores resultados

Eu tenho uma torradeira antiga de 4 elementos da Sears que uso para refluxo, com um "Mini multímetro Extech EX330 de faixa automática com NCV e temperatura tipo K" que eu uso para o monitoramento de temperatura. O fio da sonda é mantido no lugar na porta, de modo que a extremidade da sonda fique próxima à superfície da placa. As placas sendo refluídas ficam em uma bandeja de metal AL. Minha bandeja comporta 3 placas de 10cmx10cm ou o equivalente em placas menores.

Essa sequência funciona bem para a solda com chumbo Kester EP256:

Temperatura máxima, ligue-a novamente para manter cerca de 150 ° C por 90 segundos

Quando a temperatura estiver cheia, ligue-a novamente para manter ~ 190-195 por 90 segundos. NÃO EXCEDE 205C. Isso não é bom para as partes.

Desligue o fogo, abra a porta um pouco, deixe a temperatura esfriar, uma vez abaixo de 180 ° C você pode abrir a porta completamente. A solda solidifica a 183C.

Terá que aumentar e diminuir o calor um pouco nas temperaturas de espera enquanto o forno esfria e depois esquenta novamente. O monitoramento da temperatura é a chave.