Svenska ElektronikForumet

Jag hade visst gjort ett litet räknefel när jag beräknade temperaturen i kurvan ovan. 300°C var i verkligheten närmare 314°C... men nu har jag modifierat programmet så det ska stämma (Jag har kontrollerat mot tabell).

Jag har försökt kolla vilka temperaturer man rekommenderar vid reflow, och har hittat denna (pdf - Standard Reflow Profile
). Här finns profiler för både blylod och blyfritt. Jag använder bly för närvarande, så jag valde den kurvan.

Profilen bör se ut så här:
1) stigning från 25° till 100°
2) "platå" mellan 100 - 150° under 60-120 sekunder -Ts(min) till Ts(max).
3) stigning till 183° som är smältpunkt för SnPb-lod.
4) stigning till Peak (Tp) som får vara max 225° (undantagsvis 235°), +0°/-5° tolerans.
exakt hur peaken får/bör se ut fattade jag nog inte helt.
5) nedrampning av temperatur till under 183°C igen och vidare till 25°

Så finns det en del tidsramar för det hela:
max tid uppramp från 25°C till Tp 360 sekunder.
Tid för remp över TL (183°) 60-150 sekunder.
tid inom 5°C från Tp (peak) ska vara 20 sekunder (max?). "Tolerance for time at peak profile temperature (tp) is defined as a supplier minimum and a user maximum." eehh.. jaja, det betyder: supplier = leverantören av komponenter - komponenten måste tåla inst 20 sek. User = jag, dvs jag får utsätta kretsen för max 20 sek.

Uppramp max 3°C/sekund.
Tid för temp över TL (183°) ska ligga mellan 60-150 sek.
Nedramp max -6°C/sekund.

Nu till min ugn: Lite kommentarer:
Det verkar som att jag lyckas hålla mig med knapp marginal inom tidsgränserna. Svårast är Tp -5°C under max 20 sek. Här stängde jag av all effekt vid 200 °C och temperaturen fortsatte stiga tills jag öppnade luckan vid 225°C ca 45 sekunder senare... luckan stod vidöppen i ca en minut - temperaturen sjönk ändå bara 0.80°/sek så jag kommer inte ens i närheten av max 6°C/sek. När jag stängde luckan slutade temperaturen nästan helt att sjunka.

Sammanfattningsvis verkar det som att det inte handlar så mycket om att styra effekten utan det är bara att bränna på max ända till en viss punkt då man stoppar - sedan när den når toppen så är det ventilation som gäller.

Tja, om du bara är ute efter att just precis tangera toleranserna så bör du väl inte bry dig om nån reglering. Om du däremot vill få till en acceptabel lödprofil, dvs bra lödning är det nog reglering som gäller. T.ex. den där platån vid 150 grader. Den är ju till för flussmedlet. Dvs, först höjer man temperaturen till flussmedlets arbetstemperatur, dvs ca 150 grader, och håller temperaturen stabil där så att flussmedler får jobba "i lugn och ro" för att bryta igenom oxidskikten. När flussmedlet jobbat färdigt höjer man temperaturen igen för att lodet skall smälta vilket sker vid ca 180 grader. Nu är man uppe i kritiskt höga temperaturer för komponeter och mönsterkort varför höjning och sänkning måste ske tillräckligt snabbt. Dock räcker inte 180 grader för lödningen utan man måste upp i ca 215 grader en liten tid för att materialen skall "smälta ihop" ordentligt. Mao. det finns logiska orsaker till att lödprofilen ser ut just som den gör.

Jo, det förstår jag väl. Men problemet är att i en "normal" lödprofil så höjer man temperaturen ca 3 grader per sekund upp till "platån" och ligger där en viss tid. sedan bränner man på igen - 3°/sek till peak. Problemet med min ugn som den är nu är ju att jag kommer upp i max 0.70°/sek . Det innebär att även om jag kör på max hela tiden så tangerar jag maxtiden från 25°C till Tpeak - nästan 6 minuter! Jag ligger inom intervallet (100-150 grader) i 70 sekunder, vilket är inom specificerad tid (60-120 sekunder). Visst hade jag kunnat stanna lite kring 140 grader men då hade jag överskridit 6-minutersregeln. Så jag ser hellre att hålla sig inom spec och ha en något "ful" kurva än att hamna utanför spec och få en som ser snygg ut.

Platån är både till för flusset och för att torka komponenterna. Vissa komponenter ska dock ha torkning på nån timme vid 120 grader innan man får löda dem (om de inte varit hermetiskt förpackade). Dessa får ligga i ugnen separat innan lödning. Då kan ju effektreglering komma till pass.

Ett smart(?) sätt att komma över tidsproblemet och kunna lägga en bättre platå är kanske att förvärma ugnen till ca 100 grader innan man lägger i kortet. Så fort kortet kommit in i ugnen reglerar man upp till 130-140grader. Men det förutsätter att inga komponenter värms upp för snabbt i starten, något som kan vara svårt att kontrollera. Nu står det visserligen "Average ramp-up rate 3°C/second maximum". Kanske man kan ha snabbare stigning under en kortare tid?


mri, du talar om en platå vid 150 grader: "...håller temperaturen stabil där...". Men om Specen är 100-150 grader (för SnPb) bör man kanske snarare ligga runt 130 grader än 150 som är maxgränsen, för att hålla en viss marginal. Vid blyfritt däremot är gränserna 150-200 grader.

Jag får lödprofilen bekräftad även här: AN233 Solder Reflow Recommendation

Jag har lagt in Microships profil i min graf för jämförelse. Klar att om jag ökar effekten med kanske 50-100% så kan jag efterlikna deras kurva med brantare stigningar. Om det är nödvändigt? Kanske jag skulle köpa en sån här flexibel ventilationskanal av aluminium, såga upp ett lagom hål i sidan på ugnen och koppla in en PC-fläkt som blåser in luft när det är dags för kylning. Helautomatiserat!

Har just testat att löda ett kretskort i ugn. Laddar upp graf härifrån verkstaden - kommentarer och bilder med mera kommer senare från kontoret.

En angivelse av C°/sekund derivatan i diagrammet vore användbart, om det går att ordna

Kretskortet blev perfekt ; det är testat och fungerar!

Tittar man på grafen så hamnade jag dock långt utanför godkända ramar. Tiderna var alldeles för långa överallt, och jag kom bara upp i 215 grader i topp, skulle helst vara 225°. Däremot var tiden i toppen för lång - man får hålla sig inom Tpeak-5° i max 20 sekunder. Jag låg där i 43 sekunder. Men just för att Tpeak var för låg så tror jag inte det gjorde någon skada.

Blueint: I starten var ugnen förvärmd till 50 grader ungefär. Kortet jag lade in var ca 25 grader. Så när grafen i starten visar 50° så startar den egentligen på 25°. Jag antar att kortet kommer ikapp sensorn nån gång efter 100°, eller är marginellt kallare. Så stigningen från 25 till 100 grader blir ca 1°/s. Sedan planade jag ut lite , och mellan 100-150° var genomsnittsstigningen 0.4°/s. mellan 150 och 200° var stigningen också ca 0.4°/s ... det beror på att jag planade ut vid ca 140 grader, sedan var det trögt att komma igång igen. i slutet (180-210°) ligger det som mest på 0.5°/s ... inte någonstans i närheten av max 3
°/s. Nedkylningen - i början med helöppen lucka, senare "halvöppen" ligger också som mest på 0.5°/s. (Det lite ryckiga mellan 210-190° under nedkylningen tror jag beror på ett datafel - felaktig tidsangivelse på en datapunkt).
(Jag kan inte göra någon graf över derivatan just nu eftersom jag har all data i verkstaden)

Vad jag lärt mig: Om jag överhuvudtaget ska bry mig om att sänka effekten när jag kommer över 100° så får jag göra det precis när jag når 100° - inte som jag gjorde nu; vid 140° - då blir staren på rampen från 150° till 210° alldeles för trög.

Planen var att när jag nått 200-210° skulle jag slå av värmen och avvakta tills temperaturen nådde 225° - då skulle jag öppna luckan för att snabbt få ner den igen. Men jag panikreagerade vid 210° och både stängde av strömmen och öppnade luckan samtidigt - det rök från kortet och jag trodde jag hade sabbat allt. Men det visade sig vara bra: max effekt till topp - sedan öppna. Trots det så är kurvan för flack i toppen. Jag skulle kunna höja effekten och få ett mer godkänt resultat.

Att stryka på pastan med lödstencil var enkelt och gick jättesmidigt med en liten platsbit typ "fönsterskrapa".

Nu lite bilder:

(Swech känner nog igen kortet - han har själv monterat och lödat flera likadana åt mig. Mycket bra monteringsservice!)

Ser ju bra ut det där!

Tittar man på grafen så hamnade jag dock långt utanför godkända ramar. Tiderna var alldeles för långa överallt, och jag kom bara upp i 215 grader i topp, skulle helst vara 225°. Däremot var tiden i toppen för lång - man får hålla sig inom Tpeak-5° i max 20 sekunder. Jag låg där i 43 sekunder. Men just för att Tpeak var för låg så tror jag inte det gjorde någon skada.

Om man lödar blyfria komponenter med bly-tenn så har man mycket större marginaler, dessutom. De blyfria komponenterna är ju avsedda att tåla 25 grader mer, på hela skalan, och då är det ingen större fara att man går upp till 225 grader lite för lång stund. Inga kretsar kommer att ta skada av det, vad jag förstår.

Nu har jag kommit en liten bit till på vägen.

Har ju byggt en liten temperatur-reglerande manick som ska sköta reflowkurvan. Eftersom luckan måste öppnas (manuellt i nuläget) när kretskorten ska kylas ner måste den även förses med en larmsignal.

Efter att ha pillat ett tag med årets sämsta kretskort (har lagat massor av avbrott mm... ) så fick jag äntligen både den analoga och den digitala sidan att fungera på AD-omvandlaren AD7705. Fick hem resistorer med 0.1% noggrannhet igår som jag använder i winsteinbrygga. (eller vad heter det?)
Jag valde att använda lite matematik för att beräkna resistansen - och temperaturen - genom den uppmätta spänningen i spänningsdelaren. Formeln för en pt100 är R = 100*(1 + At + Bt^2) och spänningen V = Vref * Rt / (Rt + 100). Jag räknade baklänges och skapade en lista på 65 värden (0-63 + en extra) som jag använder för att interpolera från.

ADC:n ger ett värde mellan 0 och 65535 där 65536 motsvarar (Vref+ - Vref-) - totalspänningen över bryggan.
Eftersom jag inte tänker mäta negativ temperatur (R < 100 ohm) så kör jag unipolär ADC med en gain på 4 och intern buffer påslagen.

En snabb beräkning av temperaturen görs med följande algoritm: temperaturen är här ett heltal som motsvarar tiondels grader. det är bara att skriva ut som heltal med en decimalpunkt före sista siffran. Jag mätte upp resistansen i ledningarna till ca 3.5 ohm vilket motsvarar ca 9-10.3 grader fel. Detta justeras av offsetkonstanten. Denna är ju inte helt linjär, så felet blir upp till 1.3 grader C mellan 0 och 250 grader. Det går ju att kompensera det också, men jag brydde mig inte. Resultatet verkar vara mycket exakt i övrigt.

Så nu är det dags att börja göra kurvor att följa...

Du har inte funderat på att lägga till någon form av extra värmelement för att få snabbare uppvärmning och sedan forcerad luftkylning (en fläktkanal på varje sida av ugnen som gör korsdrag) för att öka hastigheten neråt?

Jo, jag har funderat på det. Men då behöver jag nog byta till en effektivare tyristor. Eller använda relä. Får se i framtiden om det blir aktiv kallblås också. Det här projektet framskrider bit för bit.

Använd flera element parallellt med var sin egen TRIAC?, i början kör du 2 st. När det börjar närma sig fortsätter du med 1 st osv..

Det går ju givetvis. Måste jag ha en separat MOC3063 för varje triac eller går det att trigga flera på samma signal på nåt smart vis?


Skulle bara se för kul ut om jag bygger på mitt kretskort med ytterligare en våning med extra triac och kylfläns... Det ser redan ut som en udda julgran, med ytmonterade komponenter som står på ändan på undersidan och hålmonterade på översidan - kylflänsar, trafo, knappar, display och DB9 kontakt (med mera) trängs på en extremt liten yta

Nu när nätverket verkar fungera och vara uppe kan jag ju posta senaste testkörningen - max effekt till 215 grader -sedan helt off med stängd lucka. Luckan öppnades ett par minuter senare då jag kom ner under 205 grader. Toppen hamnade på 230 grader, men kurvan var flack. Det blir nog så att jag måste köra maxeffekt ända till toppen sedan tvärvända och öppna luckan. Även med öppen lucka gick inte temperaturen ner särskilt fort, så nån slags fläkt skulle behövas.
(brun kurva visar "delta-K", dvs grader per sekund förändring (samt lite brus).

Hur skulle det funka om jag körde med 400 volt istället? Det skulle ge ca 4100W effekt, kanske lite för mycket för elementen, men om jag PWM:ar upp till ca 50% så får jag ut drygt 2000W. Skulle kanske kunna kräma upp till 3000W under korta stunder. Risken är att det kan bli för mycket strålningsenergi från elementen och därmed ojämn värmning, så fler element vore kanske ändå att föredra framför denna lösningen...

burn burn burn ....

Ja vafan, elementen borde ju klara det utan problem, sålänge du håller dom från att smälta

Borde ju kunna ge snabbare uppvärmning iaf