Введение в рекуперацию духового шкафа с ручным управлением
С помощью системы измерения термопар DIY вы можете использовать дешевую тостерную печь для точного воспроизведения профиля температуры пайки при пайке.
Утечка Reflow
В предыдущей статье (Создание системы мониторинга и анализа термопар на EFM8) мы разработали систему EFM8 и Scilab для сбора, регистрации и отображения температурных измерений термопар. В этой статье рассказывается, как создавать и использовать систему, а также предоставляет ссылки для загрузки кода микроконтроллера и сценария Scilab. Короче говоря, система отображает текущую температуру и график, представляющий историю температур, следующим образом:
Эта обратная связь по температуре позволит вам, специалисту по монтажу, точно контролировать профиль нагрева печи через простые настройки в реальном времени.
Как вы, возможно, знаете, сборка на поверхности может стать серьезным препятствием для студентов, любителей, предпринимателей или любого другого, кто хочет проектировать и тестировать высокопроизводительные печатные платы, не оплачивая профессиональную сборку. Ручная пайка становится все более обременительной - иногда невозможной - из-за распространения мелких компонентов, бессвинцовых пакетов и массивов с шариковыми решетками. Профессиональная сборка редко бывает осуществимым вариантом: она удивительно дорогая, особенно для небольших количеств, и координация с монтажным домом может быть неудобной, если вы пытаетесь использовать все блуждающие компоненты, которые у вас есть, вокруг вашей лаборатории / офиса / гаража / спальни. Кроме того, предположим, вы решили всплывать на начальном сборочном задании - что происходит, когда вам нужно заменить этот 100-контактный микроконтроллер «надгробных» конденсаторов. Но опять же, DIY reflow достижимо с небольшим количеством дешевой тостерной печи, трубки паяльной пасты и системы для измерения и регистрации температур.
Тост, PCB - В чем разница?
Есть несколько шагов - наряду с множеством советов и приемов - участие во всех процессах плавления DIY PCB. Но вы никуда не пойдете, пока у вас не будет горячего контейнера, в котором можно расплавить паяльную пасту, поэтому сначала нам нужно сосредоточиться на нажатии на обычную печь с тостером в качестве дополнительного экстрактора. В этой статье мы рассмотрим предварительную информацию и методики, а в следующей статье будет представлена подробная процедура для того, чтобы заставить печь с тостерами подчиняться температурному профилю по вашему выбору. Вот фотография моей печи:
Эта печь продается всего за 30 долларов. Это ничего необычного - нет конвекции, инфракрасного излучения, цифрового дисплея. Может быть, это помогает, но это не обязательно. На самом деле, в этой духовке есть несколько вещей, которые мне нравятся:
- Металлический лоток, который скользит под стойкой, помогает распределить интенсивное тепло, создаваемое нижним нагревательным элементом.
- Это мало - не стоит тратить электричество на большую духовку, когда все, что вам нужно готовить, это печатная плата.
- Температура контролируется механическим диском, а не кнопками - это позволяет быстро, интуитивно понятно, приятно осязательно регулировать.
- Звук старинного «dingggg» таймера напоминает мне о доме.,,
Профиль
Производители не формулируют и не публикуют профили температуры оплавления просто для развлечения. Я уверен, что можно успешно оплатить печатную плату, не придерживаясь профиля, но я очень сомневаюсь, что результаты соответствуют или особенно высокого качества. Поэтому я считаю, что стоит потратить время и усилия на разработку процедуры, позволяющей реплицировать профиль с разумной точностью. Первым шагом, конечно, является выбор того, какой профиль следует выполнять. Иногда спецификация для отдельной части будет включать рекомендованный профиль. Очевидно, что если четыре разные части на одной доске имеют разные рекомендации по профилю, вы не можете порадовать их всех. Если ваша плата содержит один компонент, который является более важным или чувствительным к температуре, чем все остальные, возможно, вам следует следовать рекомендованному профилю для этого компонента. В целом, однако, имеет смысл использовать профиль, который сопровождает выбранную паяльную пасту - ваша печатная плата имеет множество компонентов, но только один тип пасты, и производитель знает, какие температуры заставят пасту делать свою работу.
В этой статье мы будем использовать профиль для свинцовой, нечистой паяльной пасты производства MG Chemicals. (Бессвинцовый припой требует более высоких температур, которые являются более напряженными для компонентов и печатной платы, а воздействие на окружающую среду использования свинцовой пасты на нескольких прототипных печатных платах, вероятно, не стоит беспокоиться.)
Вот краткое описание трех фаз первичной температуры:
- Во-первых, нам нужно довести ПХБ, компоненты и паяльную пасту от комнатной температуры до уровня, значительно превышающего комнатную. Это называется фазой «предварительный нагрев».
- Фаза «замочить», которая в этом профиле включена как часть фазы предварительного нагрева, использует относительно стабильную температуру, так что ПХД, компоненты и паста могут достичь теплового равновесия.
- Фаза «оплавления» переносит ПХБ из теплового равновесия в температуры выше температуры плавления припоя. Паяльная паста расплавляется и «течет», вымываясь из неметаллических областей и образуя связи с медными печатными платами и составными выводами / землями / шарами.
Как указано в профиле, критические характеристики следующие:
- скорость повышения температуры во время фазы предварительного нагрева
- продолжительность и температура фазы выдержки
- продолжительность фазы оплавления, которая начинается, когда температура превышает температуру плавления припоя и заканчивается, когда температура опускается ниже точки плавления
- максимальная температура во время фазы оплавления
Подготовка оборудования
Вот две фотографии моей установки:
Термопары проникают через трещину между стеклянной дверью и металлической рамой, и я наклоняю кончик термопары так, чтобы она находилась близко к поверхности печатной платы. Возможно, вам захочется поэкспериментировать с разными местами печатной платы. Мое размещение основано на следующих соображениях:
- Нижнее положение стойки предпочтительнее верхнего положения стойки, потому что у меня есть металлический лоток для защиты платы от нижнего нагревательного элемента. Меньшее расстояние между печатной платой и верхним нагревательным элементом может способствовать проблемным градиентам температуры.
- Хотя мы хотим избежать градиентов, мы также хотим хорошо реагировать на нагревательный элемент (прежде всего для крутого перехода от фазы выдержки к фазе плавления). Таким образом, я держу PCB примерно вровень с нижним нагревательным элементом.
- Нам нужно будет открыть дверь для облегчения отвода тепла, и центральное размещение (относительно передней и задней части печи), по-видимому, обеспечивает приемлемую скорость снижения температуры.
Вывод
Теперь мы понимаем, почему мы пытаемся собрать печатную плату в тостерной печи и как это сделать, и у нас есть профиль температуры в руке. Следующая статья покажет вам, как превратить низкоточный, недорогой кухонный прибор в нечто, что может фактически функционировать как печь для плавки.