Forum: Platinen Reflow Profil


von Bülent C. (mirki)


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Hallo zusammen,

mittlerweile habe ich nun einen eigenen Reflow Ofen gebaut. Gesteuert 
wird dieser über einen Reflow Controller und drei Relais, da ich die 
beiden Heizstäbe und den IR Strahler einzeln ansteuere. Die 
Temperaturmessung erfolgt mit einem PT1000 über einen OPV.
Mit einer PC Software kann man das Profil aufspielen, und sich in 
Echtzeit den Temperaturverlauf anzeigen lassen.

Mein Problem ist, das die Reflow Phase quasi 60sec verspätet beendet 
ist. Das liegt daran, das der IR-Strahler anscheinend nicht genug Power 
hat. Denn diesen schalte ich erst kurz vor der Reflow zu.
Die ersten Löt Ergebnisse sahen zwar ziemlich gut aus, aber ich bin mir 
gerade nicht sicher, ob ich mit diesem Temperaturverlauf die Bauteile 
nicht zu sehr strapaziere und einen stärkeren IR-Strahler einbauen 
sollte, um den die Reflow Phase steiler anfahren zu können.
Was meint ihr dazu?

VG,
Bülent

P.S. Die Schwankungen des Temp. Verlaufs liegt höchstwahrscheinlich 
daran, das ich die Messleitungen zusammen im Bündel mit den 230V 
Leitungen rausgelegt habe. Bevor ich den Ofen zusammenbaute und die 
Kabel rausgelegt hatte, war dies nicht so. Dies muss ich noch ändern.

von X4U (Gast)


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Bülent C. schrieb:
> Die Temperaturmessung erfolgt mit einem PT1000 über einen OPV.

Wie schnell spricht der Sensor an und wo sitzt der?

Vom Prinzip her muss du ihn unter den gleichen Bedingungen betreiben wie 
das Lot. Also in der Regel direkt die Oberflächentemperatur einer 1,6mm 
FR4 Leiterplatte messen.

von Bülent C. (mirki)


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X4U schrieb:
> Bülent C. schrieb:
>> Die Temperaturmessung erfolgt mit einem PT1000 über einen OPV.
>
> Wie schnell spricht der Sensor an und wo sitzt der?
>
> Vom Prinzip her muss du ihn unter den gleichen Bedingungen betreiben wie
> das Lot. Also in der Regel direkt die Oberflächentemperatur einer 1,6mm
> FR4 Leiterplatte messen.

Gemessen wird alle 250ms. Bei jeder Messung wird der Mittelwert aus 5 
einzelmessungen gebildet. Der Sensor sitzt auf einer Platine.

: Bearbeitet durch User
von Bülent C. (mirki)


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Wie sieht es denn mit dem gefahren Profil aus? Meine bedenken liegen 
darin, das durch die lange Zeit für das anfahren zur Reflow Temperatur 
die Bauteile beschädigt werden könnten.
Liege ich mit dieser Annahme richtig? Könnte mir das bitte jemand 
bestätigen?!

von Wolfgang (Gast)


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Bülent C. schrieb:
> Die ersten Löt Ergebnisse sahen zwar ziemlich gut aus, aber ich bin mir
> gerade nicht sicher, ob ich mit diesem Temperaturverlauf die Bauteile
> nicht zu sehr strapaziere und einen stärkeren IR-Strahler einbauen
> sollte

Die Heizleistung sieht etwas knapp aus. Dadurch, dass du verbleite Paste 
benutzt und mit der Temperatur nicht so hoch gehst, sollten es für die 
Bauteile trotzdem nicht ganz so stressig sein. Aber wieso liegt die 
Sollkurve beim Reflow so weit unter den Messwerten.

Dein Kühlprozess scheint zunächst ok, wird dann aber deutlich langsam.

von Bülent C. (mirki)


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Wolfgang schrieb:
> Die Heizleistung sieht etwas knapp aus. Dadurch, dass du verbleite Paste
> benutzt und mit der Temperatur nicht so hoch gehst, sollten es für die
> Bauteile trotzdem nicht ganz so stressig sein.

Also mit Bleifrei müsste ich die Reflow Phase steiler anfahren, um die 
Reflow Phase nicht in die länge zu ziehen?!

Wolfgang schrieb:
> Aber wieso liegt die
> Sollkurve beim Reflow so weit unter den Messwerten.

Heizelemente heizen für 'ne bestimmte Zeit weiter auch wenn die 
ausgeschaltet sind.
Das liegt daran, das ich in der Firmware die Ausschalt-Temperatur aller 
drei Heizelemente für die Reflow Phase noch nicht eingebaut hatte.
Für die erste Temperatur hatte ich es bereits als festen Parameter 
drinne.
Nun lasse ich bei beiden Heizphasen währenddessen die Ausschalttemp. zur 
Laufzeit errechnen, damit zum richtigen Zeitpunkt das heizen 
ausgeschaltet wird, und die Ist Kurve nicht zu sehr über der Soll Kurve 
liegt.
Screenshots des Temperatur Verlaufs mir der neuen Firmware kann ich noch 
hochladen wenn Interesse besteht.

von Wolfgang (Gast)


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Bülent C. schrieb:
> Also mit Bleifrei müsste ich die Reflow Phase steiler anfahren, um die
> Reflow Phase nicht in die länge zu ziehen?!

Dafür brauchst du aber deutlich mehr Leistung. Mit der jetzigen 
Heizleistung würdest du für bleifreie Lötung erst recht "ewig" brauchen, 
um das Reflow Plateau zu erreichen.

von Wolfgang (Gast)


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Hier habe ich noch etwas Lesestoff zu Temperaturgradienten und zum 
Einfluss einer zu langen Reflow-Phase
http://www.conceptronic.com/products/solder-reflow-technology-handbook/section3.pdf

von Usus (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Dafür brauchst du aber deutlich mehr Leistung.

Nicht unbedingt, aber wie viel Leistung wie verbaut sind, hat
der TO ja leider nicht geschrieben.
Wenn man den zeitlichen Verlauf beschleunigen will kann man auch
versuchen den Strahler in der Vorheiz-Phase anteilig mit zu
beteiligen, z.B. durch eine Phasenanschnittssteuerung.
In der Lötphase gibt man dann 100%.
Auch eine andere räumliche Anordnung kann da eine Verbesserung
bringen. Die Abkühlphase darf man da aber nicht außer Acht lassen,
weil eine Verbesserung der Aufheizung zu einer Verschlechterung
der Abkühlung führen kann und umgekehrt.

von Bülent C. (mirki)


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Usus schrieb:
> Nicht unbedingt, aber wie viel Leistung wie verbaut sind, hat
> der TO ja leider nicht geschrieben.

Zwei Heizstäbe unten zu je 300 Watt
Zwei Heizstäbe oben zu je 300 Watt
Heizstäbe insgesamt 1200 Watt

Hinzukommt ein IR Strahler mit 500 Watt der oben mittig montiert ist.
Ofen Volumen sind 10L

Ablauf der Steuerung:
1. Die Platine wird zuerst von unten erwärmt
2. Dann werden, nach hälfte der Zeit Soll-Zeit die oberen Heizstäbe 
zugeschaltet.
3. Während der ersten Aufheizphase, ab dem Bereich wo die Kurve linear 
ist, werden an zwei Punkten die Steigung der Kurve ermittelt. Zusätzlich 
mithilfe des Parameters "Nachlauf Zeit der Heizelemente" wird die 
Abschalttemperatur ermittelt, um nicht zu sehr über die erste Halte 
Phase zu kommen.
4. In der ersten Haltephase wird die Temperatur gehalten/geregelt. Die 
fällt kaum ab, und daher kann die Zeit von 90sec ohne zusätzliches 
heizen überstanden werden. Falls die abfällt während der Haltephase 
werden je nachdem wieviel abgefallen ist, die einzelnen Heizelemente 
zugeschaltet.
5. Um die Reflow Temperatur zu erreichen, wird um Vorlauf Zeit der 
Heizer das starten der zweiten Phase begonnen.
6. Auch hier wird die Abschalttemp. errechnet
7. Die Reflow Temp wird gehalten.

Ich werde das Projekt demnächst, wenn es vollständig ist, unter der 
Rubik "Projekte" reinstellen.

Den IR-Strahler werde ich demnächst gegen einen 1000W IR Strahler 
austauschen. Derzeit reicht es aus, nur wenn es mit Bleifrei losgeht, 
dann komme ich nicht drum herum.


Viele Grüße,
Bülent

von operator (Gast)


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Wie wird denn die Temperatur geregelt? Einfaches Stellglied, oder PID?
Zwischen dem ersten und zweiten Knickpunkt sieht es so aus, als würde er 
versuchen die Temp wieder zu senken, bevor er nach dem zweiten 
Knickpunkt wieder steigt.
Geschieht dies mit total Power? Oder ist in dieser Phase auch ein Regler 
am Werk? Dann könnten auch die Parameter noch etwas "schwach" sein, so 
dass keine steileren Kurven erzeugt werden.
Besteht die Möglichkeit einen Ventilator einzubauen? Dies würde für eine 
bessere Wärmeverteilung im Ofen sorgen.

von Bülent C. (mirki)


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operator schrieb:
> Wie wird denn die Temperatur geregelt? Einfaches Stellglied, oder PID?
Stellglied. Temperatur messen -> Regeln von drei Heizstufen (An/Aus über 
Relais)

operator schrieb:
> Zwischen dem ersten und zweiten Knickpunkt sieht es so aus, als würde er
> versuchen die Temp wieder zu senken, bevor er nach dem zweiten
> Knickpunkt wieder steigt.
> Geschieht dies mit total Power?
Da ist der Ist Verlauf noch zwischen den Schwellwerten.

Der Screenshot ist eines der ersten. Die Firmware habe ich noch weiter 
optimiert, so das die Soll Werte besser angefahren werden können.
Demnächst poste ich mal eines rein.

operator schrieb:
> Besteht die Möglichkeit einen Ventilator einzubauen? Dies würde für eine
> bessere Wärmeverteilung im Ofen sorgen.

Im Prinzip ja, aber sind die Nachteile für Umluft nicht gravierender als 
die Vorteile, die man durch Umlüftung hätte?

von Bülent C. (mirki)


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Wie versprochen anbei ein Screenshot vom Temperaturverlauf mit der 
optimierten Steuerung. Ich denke, das ich mit einem 1kW IR Strahler den 
Anstieg zur Reflow Temperatur steiler hinbekommen würde.

VG,
Bülent

von Bülent C. (mirki)


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So, jetzt nun auch ein paar Fotos von den ersten Test Ergebnissen mit 
der optimierten Steuerung.
Man kann gut erkennen, das noch Flußmittel auf der Platine sind. Ein 
Zeichen dafür, das es nicht zu heiß war, da es sonst verdampft wäre?
Ich wäre für jede konstruktive Meinung zum Temperaturverlauf und zu den 
erzielten Ergebnissen dankbar.
Ich bin mir sicher, das ich einige Optimierungspotentiale noch nicht 
auffinde konnte.
Vielen Dank im voraus.

von Meckerziege (Gast)


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Bülent C. schrieb:
> reflowtest1.PNG
> 362 KB
>
> reflowtest3.PNG

> Ich bin mir sicher, das ich einige Optimierungspotentiale noch nicht
> auffinde konnte.

Als erstes würde ich bei der Medienkompetenz ansetzen. Für Photos wurde 
aus gutem Grund der JPG-Kompressionsalgorithmus in die Welt gesetzt. Und 
um die Lötqualität zu beurteilen, sollte die Auflösung des Photos 
deutlich mehr als eine Größenordnung über der Pingröße liegen.

von Conny G. (conny_g)


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Die Leistung sieht aber gut aus, mit 1000 Watt ist es schwierig, aber 4 
Heizstäbe plus Ir ist echt ok.
Ich habe durch nachrüsten von zwei Heizstäben auch auf 1.500 W 
aufgerüstet und in meinen Pizzaofen eine Ventilation eingebaut um die 
Wärme besser zu verteilen, das hat die Steilheit der Heizkurve etwas 
verbessert und macht auch homogenere Temperatur im Ofen, d.h. Es 
reduziert die Gefahr, dass eine Seite der Platine schon überhitzt 
während die andere noch nicht reflowed.
Ich halte eigentlich nicht soviel von IR, weil es dunkle Flächen sehr 
viel stärker aufheizt. Wobei zwei Drittel ohne Ir, ein Drittel mit Ir 
bestimmt weniger kritisch ist.

von Conny G. (conny_g)


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Hier meine Versuche mit dem Ofen. Habe noch nicht viel operative 
Erfahrung damit, leider noch keine Zeit gehabt die Steuerschaltung 
fertigzustellen.

Beitrag "Re: Erstversuch Reflow, Rückstände no clean-Paste"

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