Profil de température de refusion de soudure SMT

J'ai lu de nombreux sites Web et forums sur les fours de refusion DIY pour le soudage SMT. J'ai également vu de nombreux profils de soudure spécifiés par les fabricants de soudures, les fabricants de composants et d'autres experts autoproclamés.

J'ai du mal à comprendre quelle est la meilleure façon de contrôler la température. Sauf erreur, tous les profils recommandés que j'ai vus indiquent le profil que la soudure doit subir. Mais vous ne pouvez pas surveiller facilement la température à moins d'avoir une caméra infrarouge difficile à obtenir avec un budget limité. Tous les projets de bricolage que j'ai lus, y compris le joli contrôleur préfabriqué de sparkfun, utilisent un simple thermocouple pour surveiller la température de l' air .

Dans mon propre four de refusion, j'ai soudé un thermocouple à une carte et comparé la température de la carte à un second thermocouple surveillant la température de l'air. Les deux profils étaient très différents, comme prévu. La température de la carte et de la soudure va varier en fonction de nombreux facteurs, y compris la taille de la carte, qui modifient la capacité thermique de la carte. Tout le monde essaie si fort de suivre un profil spécifique aussi près que possible, mais si votre température de rétroaction est fausse, votre contrôleur est inutile, non?

J'ai pensé à mettre un petit morceau de verre à l'intérieur de mon four de refusion et à fixer un thermocouple au verre et à l'utiliser pour surveiller la température car le verre a une capacité thermique spécifique très similaire à celle du FR4. Mais ce ne serait toujours pas parfait pour toutes les planches de tailles différentes. Quelle est donc la meilleure approche pour surveiller la température?

Si vous êtes un fabricant qui assemble un grand nombre de PCB pour un client payant, il est rentable d'obtenir le profil de température de soudure exactement correct, afin de réduire l'incidence des pannes et autres défauts de soudure.

D'un autre côté, si vous êtes amateur de planches à cuire une à la fois dans un four grille-pain, la réalisation du profil de soudure parfait est une perte de temps. Le meilleur profil d'amateur est:

• Chauffer à puissance élevée jusqu'à ce que la soudure fonde
• Fermez le four et ouvrez la porte jusqu'à ce que la soudure gèle
• Un ou deux passifs se seront étonnés en raison d'un chauffage inégal. Utilisez un fer à souder pour les retravailler.

Je me rends compte que certains amateurs construisent des contrôleurs de température élaborés, mais c'est parce que les amateurs aiment construire des choses , pas parce que c'est nécessaire pour un processus de refusion.

Tant que le taux de montée est raisonnable (1-2 degC / sec), la température de la carte sera assez uniforme, et c'est ce qui déterminera la fusion de la soudure, donc si vous mesurez la température, la température de la carte est meilleure que la température de l'air. La température de la carte dépendra d'un mélange de température de l'air et d'absorption de chaleur rayonnée - vous ne voulez pas que cette dernière soit excessive car cela peut provoquer un chauffage inégal ou des brûlures en fonction des caractéristiques d'absorption des composants IR - Je fais généralement fonctionner des radiateurs au point juste en dessous lorsque ils commencent à briller visiblement, ce qui semble fonctionner correctement. Vous devez bien sûr éviter d'utiliser du plomb dans un grille-pain car il y a moins de marge entre la soudure et la combustion.

La taille, la densité, les plans de masse et le placement des composants dans le four affecteront tous grandement la température à un point particulier, donc mettre un thermocouple sur du verre ne vous en dira pas beaucoup plus que d'en mettre un dans l'air. Cependant, pour les applications amateurs, vous n'aurez peut-être pas besoin de précision. Bien qu'un thermocouple aéroporté ne lise pas la température exacte d'un joint particulier, il devrait quand même permettre à votre contrôleur de recréer un profil cohérent sur une série de cartes.

Si vous voulez plus d'assurance que le profil est correct, vous devez surveiller plusieurs points avec des thermocouples qui sont attachés avec de la pâte thermoconductrice ou de l'époxy . (Omega vend cela).

En règle générale, les composants plus gros reflueront en dernier, ainsi que ceux plus proches de la vitre avant du four où il fait plus froid. Essayez de surveiller les points les plus chauds et les plus froids. Les fabricants utilisent souvent plusieurs thermocouples pendant qu'ils comprennent le processus.

Je suis d'accord avec d'autres affiches sur le fait que la simple approche d'allumer le four, d'attendre le dernier joint pour refusionner, puis d'ouvrir la porte est efficace. De nombreux fours ne peuvent pas se réchauffer ou se refroidir assez rapidement pour dépasser les taux de température maximum spécifiés sur les profils des composants, de sorte que la boucle de rétroaction fournie par le thermocouple peut seulement indiquer au contrôleur de s'allumer puis de s'éteindre de toute façon.

J'ai utilisé une station de reprise qui avait un préchauffeur sous et hors bord et un thermocouple à ressort pour mesurer la température du PCB . Lorsque le panneau était correctement préchauffé, il augmenterait la température pour la phase de refusion réelle. La différence avec un four est que le chauffage se faisait par rayonnement au lieu de convection . Le chauffage par convection d'un four est trop lent pour même approximer le profil prescrit. Vous avez besoin de rayonnement pour changer la température aussi vite que le prescrit la refusion. La seule chose à laquelle je peux penser qui se rapproche est d'utiliser deux fours, un pour le préchauffage et un second pour le soudage. Et il faudrait passer rapidement d'un four à l'autre.
La température de l'air est totalement hors de propos, OMI.

J'ai également joué avec un four de refusion de grille-pain et j'ai réalisé que la température de l'air se situe à une température confortable de 150 degrés Celsius, puis la sérigraphie brûle (elle devient brune) et mes condensateurs ne sont plus efficaces après la refusion, j'ai donc collé environ 5 K-type thermocouples dans le four et a commencé à jouer pour obtenir un meilleur contrôle à la fin, j'ai trouvé que les thermocouples avaient un grand profil à l'extrémité de mesure et que lorsque j'allume l'IR, il faut environ une minute pour passer de 40 à 80 degrés Celsius, mais le l'élément avait déjà évaporé un peu d'eau que j'ai placé dans le four pendant le test, ce qui signifie que la température était déjà supérieure à 100 degrés et que je bouge toujours jusqu'à 80 degrés sur mon thermocouple

j'ai acheté d'autres thermocouples qui ont les fils dénudés et ils ramassent plus vite maintenant. la température au niveau du composant est un facteur plus important que les autres et cela fonctionne pour moi

ma sérigraphie ne brunit plus et j'obtiens à peine des pierres tombales (ça arrive encore)

Encore une chose parce que j'utilise un radiateur infrarouge J'ai placé une grille en acier dans le four pour éviter d'avoir de la chaleur directe sur le circuit imprimé, cela l'a un peu ralenti mais j'ai obtenu de meilleurs résultats

J'ai un ancien four grille-pain Sears à 4 éléments que j'utilise pour la refusion, avec un "mini multimètre à sélection automatique Extech EX330 avec NCV et température de type K" que j'utilise pour la surveillance de la température. Le fil de la sonde est maintenu en place dans la porte de sorte que l'extrémité de la sonde soit près d'une surface de carte. Les planches refondues reposent sur un plateau en métal AL. Mon plateau contiendra 3 planches de 10 cm x 10 cm ou l'équivalent dans des planches plus petites.

Cette séquence fonctionne bien pour la soudure au plomb Kester EP256:

La température est allumée, composez-la pour maintenir environ 150 ° C pendant 90 secondes

La température est à nouveau allumée, rappelez-la pour maintenir ~ 190-195 pendant 90 secondes. N'EXCÉDEZ PAS 205C. Ce n'est pas bon pour les pièces.

Éteignez le feu, ouvrez légèrement la porte, laissez la température refroidir, une fois en dessous de 180 ° C, vous pouvez ouvrir la porte complètement. La soudure se solidifie à 183 ° C.

Devra augmenter et baisser un peu la chaleur aux températures de maintien pendant que le four refroidit, puis se réchauffe à nouveau. La surveillance de la température est la clé.