Reflow przy wolniejszych czasach nagrzewania: ryzyko dla pasty Easy Print?

Thu Nov 23, 2017 11:35 am   

Skoro już przechodzę z termotransferu na fototransfer, to chcę też przejść
z ręcznego lutowania SMD na reflow.

Przyniosłem halogen 400W, położyłem testową płytkę, włączyłem go na max
(docelowo będzie sterownik - być może PID - i odpowiednie fazy reflow, ale
do testów temperatury włączyłem po prostu do sieci), pomierzyłem i
wychodzi na to, że (przynajmniej bez przykrycia) nie jestem w stanie
osiągnąć czasów, które sobie założyłem, czyli 2 stopnie na sekundę.
Temperatura narasta wolniej (na początku 1.6C/s, przy końcu nawet 0.2C/s),
a opada jeszcze wolniej (z 220 do 190 przy 1.4C/s, a potem 0.4C/s, a przy
końcu od 100 do 85 nawet 0.1C/s).

http://www.chmurka.net/r/reflow.png

Krzywa czerwona to idealny, teoretyczny przebieg temperatury w czasie
(2C/s), dla skali.

Krzywa granatowa to faktyczna temperatura.

Krzywa żółta to czasy narastania, wyskalowane tak, żeby 0C/s było na
poziomie 100, 2C/s na poziomie 200, a -2C/s (opadanie) na poziomie 0.

Stąd moje pytanie. Czytałem, że temperatura nie może narastać ani opadać
zbyt szybko, żeby nie zrobiły się spękania. Ale czy może narastać oraz
opadać wolniej, a nawet dużo wolniej? Czy stanowi to jakieś ryzyko dla
pasty (wyschnie zanim zadziała?) lub elementów (głównie RC)?

Pasta, której chcę używać, to Easy Print, Sn62 Pb36 Ag2, temperatura
topnienia 179C.

Profil, który chcę zastosować, to:

1. Podgrzanie do soak (do 145C, 2C/s)
2. Soak (145C utrzymane przez 90s)
3. Podgrzanie do peak (do 210C, 2C/s)
4. Reflow (210C utrzymane przez 120s)
5. Chłodzenie (do 35C, -2C/s)

--
[ Email: a@b a=grp b=chmurka.net ]
[ Web: http://www.chmurka.net/ ]

Thu Nov 23, 2017 11:35 am   

W dniu 2017-11-23 o 10:35, Adam Wysocki pisze:

Powolne narastanie i opadanie wymusza, że w wysokiej temperaturze
wszystko będzie znacznie dłużej. Według mnie to może zaszkodzić.
Ostatnio natknąłem się na LEDy SMD, do których jest mi bardzo trudno
przylutować (transformatorówką) w powietrzu drucik. Ułamek sekundy za
długo i robi się z nimi coś takiego jak z popcornem i przestają świecić.
Nigdy się z takim działaniem tworzywa LEDów nie spotkałem. Na
prototypie, który pracownicy montowali ręcznie (lutownicą z cieniutkim
grotem) też jedna była wybrzuszona (jeszcze świeciła) i nie dało się na
nią wstawić światłowodu.

Przez kilka lat lutowaliśmy sami w piecu. Konstrukcja polega na tym, że
są tam dwie komory - w jednej płytka dogrzewa się (ze 2 minuty) do około
160 st. Potem wjeżdża do drugiej (gdzie panuje temperatura około 400st)
na kilka sekund tak by cyna uzyskała około 250st i potem od razu
wyjeżdża na zewnątrz (z powrotem - czyli przejeżdżając przez tę komorę
160). Czasy i temperatury dotyczą lutowania ołowiowego, bo to było
jeszcze przed 2006. Eksperymenty robiliśmy wpuszczając z płytką cienką
termoparę.

Wydaje mi się, że powinieneś pomyśleć o tego typu rozwiązaniu.
P.G.

Thu Nov 23, 2017 12:59 pm   

Użytkownik "Adam Wysocki" napisał w wiadomości grup
dyskusyjnych:ov6cgk$2s1$1$gof@news.chmurka.net...
Piotr Gałka <piotr.galka@cutthismicromade.pl> wrote:

Dziwne troche. Guma silikonowa powinna byc w miare odporna na wysokie
temperatury, no i elastyczna.
Wysoka temperatura jej widac nie szkodzi, skoro reflow dopuszczaja,
wiec jakby szkodzilo nierownomierne grzanie.
Ale to przeciez nie gumie ... chyba ze to "rubber" to tylko z nazwy, a
naprawde to twarda i pękajaca jak szklo ..


Moze.
Z drugiej strony IMO to epoksyd obudow juz gdzies przy 150 C sie
degraduje, wiec im krocej tym lepiej ..

J.

Thu Nov 23, 2017 1:47 pm   

Piotr Gałka <piotr.galka@cutthismicromade.pl> wrote:


Ktoś gdzieś pisał o LED-ach SMD, których producent ze względu na
gumową soczewkę nie przewiduje lutowania innego niż reflow.

Nawet znalazłem:
https://electronics.stackexchange.com/questions/27573/why-and-when-to-use-reflow-soldering

"Some modern components (eg Nichia SMD LEDs with silicone rubber lenses)
MUST be reflow soldered (according to the data sheet) and MUST NOT be hand
soldered or wave soldered."

https://www.leds.co.uk/application/files/1014/9909/4310/NF2L757AR-V1-E.pdf

* This LED is designed to be reflow soldered on to a PCB. If dip
soldered, Nichia cannot guarantee its reliability.

* Reflow soldering must not be performed more than twice. Hand soldering
must not be performed more than once.

Jest wykres dla RoHS - max 120 sekund w temperaturze 180-200C i max 60
sekund powyżej 220C (10 sekund w temperaturze 260C)...

Ja lutuję ołowiowo, więc temperatury mniejsze, może to uratuje sytuację,
w końcu dziś wszystkie elementy są przystosowane do pb-free.


Ten piec to była samoróbka, czy kupiony?


DSM-51? :)

Ja lutuję tylko ołowiowo.


Do testów używałem termopary i multimeru, do sterownika kupiłem PT100
(jeszcze nie przyszedł).


W sumie toster mam, piekarnik też mam... pomierzę, jak się okaże, że
temperatura (płytki) rośnie szybciej, niż na halogenie, to może to i
sposób.

Pytanie też co z chłodzeniem - czy nie użyć wentylatora...

--
[ Email: a@b a=grp b=chmurka.net ]
[ Web: http://www.chmurka.net/ ]

Thu Nov 23, 2017 1:48 pm   

W dniu 2017-11-23 o 12:47, Adam Wysocki pisze:

Kupiony mniej więcej w 1995r.
Polski producent jakoś Mechanika, Mechatronika...
Razem z piecem kupiliśmy od nich półautomat do montażu SMD.
Półautomat znaczy, że ręka robi za silniki, ale chwytanie podciśnieniem
robi się samo i strzałeczki naprowadzają na pozycję na płytce.


Od kupienia tego zestawu do wejścia RoHS wszystko lutowaliśmy w tym. DSM
też. Obecnie zamawiamy płytki zmontowane, ale jak trzeba parę sztuk to
piec się przydaje. Jakoś chyba profile zbliżone dla RoHS udało się
uzyskać, choć chyba teoretycznie coś tam było przeciw.


Używaliśmy multimetru, ale nie termopary, która z nim była tylko udało
się od kogoś dostać kawałek cieniutkiej termopary. Miała inną ch-kę, ale
jakoś to mniej więcej temperaturą pokojową i wrzątkiem wykalibrowaliśmy.


W naszym piecu nie ma (nad piecem jest okap i wyciąg, ale to inny
temat). Jak płytka wyjeżdża na zewnątrz to stygnie szybko.
P.G.

Thu Nov 23, 2017 4:40 pm   

W dniu 2017-11-23 o 15:53, Adam Wysocki pisze:

Nie zamawiamy samego montażu.
To się odbywa mniej więcej tak (nigdy nie brałem w tym udziału): kolega
z Piły (ja jestem w Gdańsku) wysyła dokumentację i pyta o ofertę na
100szt. dostaje ofertę:
- za przygotowanie dokumentacji - ....
- za uruchomienie każdej partii - ....
przy 100szt:
- za każdą szt. Euro - .....
- za każdą szt. USD - .....
- na dziś to jest PLN - .....
Chyba coś w tym stylu.

Jak zaczynaliśmy zamawiać to nam wyszło, że jak policzymy nasze koszty
zakupów i montażu to zamówione mamy taniej, ale to było 10 lat temu.


Przypuszczam, że wtyczka ma bolce wykonane z tego samego materiału więc
styk referencyjny musi być we wtyczce. Zapewne jest założenie, że bolce
wtyczki są w tej samej temperaturze co gniazdo w multimetrze, a jego
temperaturę można sobie zmierzyć jakimś czujnikiem półprzewodnikowym.
P.G.

Thu Nov 23, 2017 4:45 pm   

użytkownik J.F. napisał:



LED z linka ma pady od spodu, nie ma sensu go montować na fali ani dłubać
ręcznie bo lut nie wejdzie pod pada. Poza tym dochodzi dodatkowa operacja nanoszenia kleju i mycia.
Do tego niektóre LEDy mają metalizację na górze, po fali te miejsca zostaną
pokryte spoiwem, czyli też bez sensu.
http://www.nichia.co.jp/img/product/led/information/led_top_119C333A.jpg

Co do soczewki, ciężko powiedzieć, być może jest to teza internetów,
być może coś dzieje się z soczewką, w notach piszą żeby jej nie macać.
Nie ma się co rozwodzić nad soczewką, skoro są inne czynniki wykluczające
falę.

Thu Nov 23, 2017 4:53 pm   

Piotr Gałka <piotr.galka@cutthismicromade.pl> wrote:


Do pick&place zastanawiam się nad chwytakiem podciśnieniowym, tylko
przerobionym tak, żeby cały czas zasysał, a przycisk wyłączał to
zasysanie. Ale to kolejny etap, na razie wystarcza pęseta :)

Jak się ma produkcję, to można kupować... ja na tym nie zarabiam, więc
też nie chcę wydawać niewiadomo ile :)


Btw, ile kosztuje montaż (gdy zamawiacie zmontowane)?


Tak najprościej. Tyle że wrzątek nie musi mieć dokładnie 100C (kwestia
ciśnienia)...

Btw, zawsze mnie zastanawiało, gdzie multimetrowa termopara ma styk
referencyjny (bo ona mierzy przecież różnicę temperatur). We wtyczce?


No tak... na halogenie temperaturę trzyma grube szkło, po zdjęciu płytki
też szybko wystygła.

--
[ Email: a@b a=grp b=chmurka.net ]
[ Web: http://www.chmurka.net/ ]

Thu Nov 23, 2017 4:56 pm   

J.F. <jfox_xnospamx@poczta.onet.pl> wrote:


Może jest... na tyle w miarę, że wytrzymuje reflow, ale nie falę (bo
ręcznie niby się da - jeden raz, reflow dwa razy).


Kojarzę takie LEDy. Soczewka w nich jest elastyczna i daje się wydłubywać.
Chyba, że to nie takie.

--
[ Email: a@b a=grp b=chmurka.net ]
[ Web: http://www.chmurka.net/ ]

Thu Nov 23, 2017 5:08 pm   

W dniu 23.11.2017 o 10:35, Adam Wysocki pisze:

Z tego co patrzyłem gdy sam się za to brałem, to powninien być
preaheating trwający od 2 do 4 min a w nim Soaking Zone 60-90 sek z
temperaturą w przedziale 140 do 180 stopni. Reflow zone powinna trwać
około 60 sekund i zawierać dość szybki skok ze 180 do 220 i szybki
spadek do 180. Spadek masz początkowo dość szybki. Później jest trochę
wolno, ale to nie jest może największy problem. Ja użyłem opiekacza z
zaprogramowanym nagrzewem, ale podczas chłodzenia otwieram drzwiczki.
Problemem u ciebie jest to że płytka przebywa w temperaturze wyższej niż
180 stopni zbyt długi czas. Usmażą ci się elementy. Okres Soaking jest
tak na granicy. Dłuższy spowodowałby odparowanie topnika. Przydałoby ci
się gdzieś w okolicy 180 - 200 sekund włączyć więcej mocy. Radziłbym
jeden halogen od spodu to w sumie jakoś poprawnego preaheatingu, a po 3
minutach włączyć drugi. Albo od razu grzać dwoma i regulować PIDem
aby uzyskać coś takiego
http://www.bergquistcompany.com/images/page_graphics/SnPbReflowProfile.jpg
czy takiego
http://www.bergquistcompany.com/images/page_graphics/PBFreeReflowProfile.jpg

--
pozdrawiam
MD

Thu Nov 23, 2017 8:02 pm   

W dniu 23.11.2017 o 16:40, Piotr Gałka pisze:

Za montaż tylko SMD z tego co wiem trzeba liczyć:
1. przygotowanie sita do nakładana pasty około 400zł
2. programowanie automatów i inspekcji optycznej - raczej zależne od
ilości elementów, ale w granicach 350zł
3. produkcja - generalnie tanio, drobnica po 3gr/element, większe nieco
więcej.

Jeśli bardzo mała seria, to się nie opłaca zlecać i wykonawca też się z
tego nie cieszy, chyba, ze dolicza jakieś extra stawki.

Pozdrawiam
EdiM

Fri Nov 24, 2017 6:42 pm   

W dniu 2017-11-23 o 15:45, Bytomir Kwasigroch vel SOT666 pisze:


Silikon, z którego jest zrobiona soczewka chętnie chłonie wilgoć. Jeśli
dioda leży bez opakowania dłuższy czas i nałapie tej wilgoci sporo, to
podczas lutowania woda tam zgromadzona zagotowuje się i "wybucha". To
zjawisko potrafi oderwać bonding od struktury lub zrobić "kukurydzę",
jak ktoś wcześniej napisał. Dlatego producenci zalecają przed lutowaniem
wygrzać takie elementy w 80st. C przez kilka godzin. Niejednokrotnie
producenci scalaków też zalecają takie wygrzewanie z uwagi na to
zjawisko. Widać plastiki obudów też nasiąkają.

Pozdrawiam
JS

Fri Nov 24, 2017 9:52 pm   

Bardzo słusznie :)



Halogenem to możesz sobie jajka smażyć (jeżeli ci się nudzi), a nie
robić reflow.

1) wersja po taniości

Kupić mini piekarnik, coś takiego mniej więcej ;
http://allegro.pl/piekarnik-piecyk-cookworks-1500w-21l-i6988430247.html

Ja swój pierwszy kupiłem za bodajże 40zł
Musi mieć oczywiście grzałki na dole i górze.

I teraz tak - jeżeli kompletnie, ale to kompletnie nic wiecej nie chce
ci się robić - to możesz próbować robić reflow "tak jak jest".
Ja właśnie tak robiłem kilka lat temu - miałem o tyle szczęście, że
piecyk miał prawie taki czas narastania jak trzeba.
A regulację "krzywej narastania" robiłem ręcznie, pstrykając
przełącznikiem założonym na kabel zasilający - taka regulacja megagrupowa :)

I jako-tako to działało. Oczywiście, wymagało sporej ilości prób,
ustalenia, że np. pod PCB trzeba podłożyć kawałek folii ALU, żeby spód
za bardzo się nie nagrzewał, a jak był większy element, to w tej folii
wycinałem "okienko", żeby tam grzało bardziej.
Oczywiście miałem przyklejoną w pobliżu lutowanej PCB termosondę i na
bieżąco kontrolowałem temperaturę.

Oczywiście - zdarzały się czasem problemy - a to kulkowanie pasty, a to
nadmierne przypieczenie
Upierdliwe, ale tak zarabiałem pierwsze pieniądze na reflow.

Potem jednak w końcu szlag trafił grzałki w tym piecyku - wymieniłem
więc na podobne, wyjęte z jakiejś grzałki IR z Leroya.
Niestety - całkowicie to zmieniło "profil" piecyka.

Postanowiłem więc go "podrasować".
Po pierwsze - dorobiłem mały metalowy wiatraczek, który robił za
"termoobieg". Po drugie dorobiłem sterowanie triakiem przez prosty
sterownik z MCU. Nie było tam żadnej faktycznej regulacji temperatury,
ale chociaż mogłem sobie "na żywo" regulować moc.

Jakiś czas na tym jechałem, ale potem postanowiłem w końcu kupić piecyk
T962. I zderzyłem się z chińską rzeczywistością, co opisałem szeroko tutaj :

https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=13932659#13932659

Z oryginalnym firmware toto się nie nadawało do niczego, więc odstawiłem
do kąta. Stał tak ponad rok a ja nadal walczyłem z piekarnikiem.
Aż w końcu się zawziąłem - i przerobiłem ten T962 na firmware
"poprawione" ;

https://hackaday.com/2014/11/27/improving-the-t-962-reflow-oven/

Do tego oczywiście zrobiłem poprawki hardware opisane w tych materiałach
- dodanie czujnika temperatury na PCB sterownika, kalibracja itp.

A "od siebie" dodałem oświetlenie komory oraz wbudowany w piecyk
mikroskop cyfrowy USB (z regulowaną przyciskami ostrością), dzięki czemu
mam podgląd w czasie lutowania - bo T962 ma tylko wąską szybkę w
szufladzie i mówiąc fachowo - chuj widać
Aha - no i też zrobiłem wentylatorek do "termoobiegu" - ponieważ ten
wiatrak, który jest w T962 służy tam raczej do chłodzenia po procesie.
I delikatny termoobieg w komorze bardzo poprawia równomierność temperatur.


Teraz to jest piec jak się patrzy. Zero problemów - jakość bardzo dobra,
całkowita powtarzalność. Korzystam z jednego z wbudowanych profili - nic
nie musiałem w nim zmieniać o ile pamiętam.

Niestety - trochę pracy trzeba w tą przeróbkę włożyć. Mnie to zajęło
kilka dni, ale muszę przyznać że najwięcej mi zeszło na te moje osobiste
pomysły - czyli mikroskop i oświetlenie, bo wymagało to robienia
"wzierników" do komory, drukowania elementów itp.

Kiedyś wrzucę cały opis ze zdjęciami na elektrodę, ale muszę mieć
najpierw na to trochę czasu...

Podsumowując - jeżeli kupisz ten T962 i zrobisz te poprawki opisane tutaj :

https://github.com/UnifiedEngineering/T-962-improvements/wiki

To będziesz zadowolony.


Jak już koledzy wspomnieli - nie może. Pasta zbyt szybko grzana nie
zdąży prawidłowo zwilżyć, nie zdążą się odpowiednio rozgrzać metalowe
piny elementów itp.
Zbyt wolne grzanie do wyparowanie topnika przed właściwym lutowaniem,
przegrzania itp.

Niestety, reflow jest dość wymagający. Nie aż tak, jak to można sobie
wyobrażać, ale jednak "z grubsza" trzeba się trzymać zasad.


To też ważny element- nie warto oszczędzać na paście. Uwierz mi
Ja używałem najpierw Amtecha, teraz mam Koki. Obie polecam.

No i pozostaje jeszcze kwestia nanoszenia pasty - ręczne nanoszenie
dyspenserem czy strzykawką nada się tylko do naprawdę prostych rzeczy.
Przy gęstszych rastrach niestety bez szablonu niestety się nie obejdzie
- bo inaczej będziesz mieć zwarcia albo inne problemy.

Ale nanoszenie pastwy to osobny problem. Ja zawsze używałem szablonu
stalowego z płytkarni, a do nakładania pasty najpierw kart kredytowych a
potem kupiłem specjalną "gumę" i drewniany uchwyt.
Takie detale też mają znaczenie i wpływają bezpośrednio na efekt końcowy.

Wszystkie te problemy są jednak warte zachodu, bo jakość można uzyskać
"fabryczną" i nie do odróżnienia od pieca przelotowego.
Co prawda powoli myślę o takim piecu ale nie tyle z powodu jakości ile z
powodu dość małej "wydajności" piecyka z szufladą.

Tue Nov 28, 2017 1:19 pm   

sundayman <sundayman@poczta.onet.pl> wrote:


Mam podobny, tylko używam do jedzenia, więc do płytek i tak chcę inny :)

Mam też toster, tam temperatura narasta bardzo szybko -- zmierzyłem nawet
5C/s. Możnaby go wykorzystać, bo tostów nie jem.

Mam też taśmę oporową... ale chyba nie ma sensu rzeźbić.

Jak dokończę sterownik (schemat zrobiłem, PCB się projektuje), to będę
miał pomiar temperatury z dokładnością 0,3C w zakresie 15-240C, wtedy
będzie można porobić dokładniejsze pomiary - i halogenu, i piekarnika,
i tostera.


Tylko te grzałki to pojedyncze rurki, trochę boję się o gradient...

Takie coś znalazłem, 900W, 56zł:

http://allegro.pl/p14-elektryczny-piekarnik-pojedynczy-opiekacz-900w-i5102121583.html

Podoba mi się, bo jest wąski, nie będzie
zajmował dużo miejsca, nie ma termostatu (którego i tak nie wykorzystam) i
wydaje się łatwy do przerobienia (dodania wentylatora). Tylko czy nie
będzie za mało mocy?


Chce mi się - chcę to zrobić porządnie. Spękane luty to ostatnie, czego
chcę...


Mi się nie chce Chcę wcisnąć przycisk, poczekać i wyjąć polutowaną
płytkę :)


Ja raczej chcę przykleić termosondę do innego laminatu i wkładać go obok
tego aktualnie lutowanego - nie zawsze jest miejsce na płytce na
przyklejenie sondy.


Masz link do takiego wiatraczka? Na jakie napięcie jest?

Chciałbym wiatraczek na 5V, bo zamierzam zasilać sterownik z USB, ale jak
się nie da, to na 230V i włączać go triakiem, tak jak piecyk.


Tak się teraz zastanawiam, czy regulacja fazowa ma w ogóle sens. Chciałem
sterować halogenem fazowo, ale jak to ma być piecyk, to powinno wystarczyć
sterowanie grupowe. Wtedy tak naprawdę odpada mi synchronizacja z siecią,
po prostu włączę triaka na 2 sekundy w dowolnym momencie (niekoniecznie w
zerze), wyłączę na 8 i mam 20% mocy. Taki powolny PWM.

Lub nawet w zerze, jak użyję optotriaka z włączaniem w zerze...

Co sprawia z kolei, że wystarczy jeden mikrokontroler, bo do sterowania
fazowego chciałem wykorzystać osobny (bo software'owa obsługa USB przez
VUSB wprowadza opóźnienia, a chciałem przy okazji to wypróbować, bo do
tej pory używałem FTDI).


Tak czy inaczej T962 to nie mój budżet Ja chcę to zrobić po taniości
(ale nie dziadowsko).


Ten podgląd jest potrzebny? Do czego? Korygujesz nastawy w czasie grzania?

Mikroskop się nie roztopi?

Jak zrobiłeś oświetlenie? Zwykła żarówka?


Tak, z tego co widzę termoobieg musi być...


A ta którą kupiłem jest OK?


Szablon... jakbym robił po sto płytek z jednego projektu, to pewnie tak,
ale to ma być pojedyncze :)

Planuję użyć strzykawki z obciętą igłą. Będę lutował głównie elementy RC
SMD (0603, 0805, czasem 1206), tranzystory SOT-23 i scalaki SMD (SO,
TQFP).


No tak, jak masz (małą lub większą) produkcję, to wygląda to inaczej :)

--
[ Email: a@b a=grp b=chmurka.net ]
[ Web: http://www.chmurka.net/ ]

Tue Nov 28, 2017 6:17 pm   

W dniu 28.11.2017 o 12:19, Adam Wysocki pisze:


EasyPrint jest strasznie dziadowską pastą. To tak jakbyś chciał zrobić
ciasto na mące kukurydzianej (bez glutenu). Przy nakładaniu zachowuje
się jak mieszanka wody z piaskiem. Zero kleistości. Niby da się
nadrukować przez szablon, ale tej pasty nie trzymają się kładzione
elementy. Nie polecam. Kupuj Amtecha albo Koki. Można zdaje się tanio
kupić pastę na Ali. Jestem przekonany, że będzie lepsza od tej którą
kupiłeś.




--
pozdrawiam
MD