mikrocontroller.net

Forum: Platinen Reflow kalibrieren, PCB qualmt bei 250°C


Autor: Christoph M. (chrito)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Moin,

hab nen Pizza-Ofen mit Umluft für's SMD-Löten. PT1000 im Innenraum 
und selbstgebauter Regler. Funktioniert wunderbar, jedoch kann es sein, 
dass meine Platinen heißer gebacken werden, als nötig, denn:
... es qualmt schon bei gemessenen 250°C!!!

Hab versucht, zu *kalibrieren*:

Dafür den PT1000 bei 20°C und 100°C (kochendes Wasser) getestet, die 
Elektronik misst sauber (+-1°C). Wenn das bleihaltige_Lot schmilzt, 
dann messe ich 167C, das ist auch plausibel.

Wenn ich aber testweise auf 250°C für 30 Sekunden fahre, dann fängt die 
Leiterplatte an zu rauchen. Sie weißt danach Deformationen auf und das 
Harz hat angefangen auszugasen. Außerdem stinkt es erbärmlich.

Laut Multi-CB hat die Platte einen Tg-Wert von 135°C und einen Td-Wert 
von 301°C. Also muss ich wohl schon bei knapp 300°C gewesen sein, oder?

Den PT1000 habe ich mit einer dünnen schwarzen Schicht 
Hochtemperaturfarbe überzogen, damit ich den Mix aus Konvektions und 
IR-Wärme messen kann. Misst mein Sensor trotzdem falsch oder macht die 
Leiterplatte bei 250°C schon die Hufe hoch???

Jemand einen Tipp ne Idee was passiert ist? Danke!
Christoph

: Verschoben durch Moderator
Autor: Lutz H. (luhe)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ebay-Artikel Nr. 191472278975

Ab welcher Tempraratur wird die Leiterplate gelötet?
Was machen Testplatinen vom Werstoffhof?
Ist der Inftarotgrill ausgeschaltet?

Autor: Christoph M. (chrito)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Lutz H. schrieb:
> 
Ebay-Artikel Nr. 191472278975
>
> Ab welcher Tempraratur wird die Leiterplate gelötet?
Ab ca. 167°C, verwende bleihaltige Lötpaste


> Was machen Testplatinen vom Werstoffhof?
Verstehe die Frage nicht...

> Ist der Inftarotgrill ausgeschaltet?
Die Heizstäbe strahlen definitiv IR ab. Mit ihnen funktioniert der 
Backofen. Zusätzlich gibt's noch nen Umluft-Ventilator.

Autor: hinz (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Christoph M. schrieb:
> Wenn das bleihaltige_Lot schmilzt,
> dann messe ich 167C, das ist auch plausibel.

Nö, das Eutektikum ist bei 183°C. Und die Luft muss ja noch etwas wärmer 
sein, damit das Lot in endlicher Zeit schmilzt.

Autor: Niko E. (nefthy)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich würde mal ins blaue tippen, dass die Leiterplatte mehr IR absorbiert 
als der Sensor und somit heißer ist als die gemessen Temperatur.

Autor: Christoph M. (chrito)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
hinz schrieb:
> Nö, das Eutektikum ist bei 183°C. Und die Luft muss ja noch etwas wärmer
> sein, damit das Lot in endlicher Zeit schmilzt.

Du hast Recht... hab gerad mal abgecheckt, meine Legierung ist
Sn62Pb37,4Ag0,4Sb0,2  die schmilzt bei 183 bis 186°C... also wären es 
111% von der gemessenen Temperatur (167°C). Bei gemessenen 250°C wäre 
ich dann bei realen 278°C. Und da fängt ne Platine an zu qualmen?

Autor: Christoph M. (chrito)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Niko E. schrieb:
> Ich würde mal ins blaue tippen, dass die Leiterplatte mehr IR absorbiert
> als der Sensor und somit heißer ist als die gemessen Temperatur.

Ja, könnte stimmen. Aber wieso absorbiert die olle grüne Leiterplatte 
mehr Infrarot als der schwarzlackierte Sensor... sichtbar schwarz wird 
ja jetzt bei IR nicht schlagartig reflektierend, würde mich wundern... 
grübel...

Autor: hinz (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Christoph M. schrieb:
> sichtbar schwarz wird
> ja jetzt bei IR nicht schlagartig reflektierend,

Schlagartig? Es geht da um eine vielfaches der Wellenlänge, und vor 
allem nicht mehr um elektronische Übergänge, sondern 
Molekül/Gitterschwingungen.

Autor: X4U (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Christoph M. schrieb:
> Aber wieso absorbiert die olle grüne Leiterplatte
> mehr Infrarot als der schwarzlackierte Sensor

Kann sein dass der "schwarzlackierte" Sensor die Lufttemperatur misst 
(er strahlt ja auf der anderen Seite ab und dazwischen ist verm. gut 
wärmeleitendes Metall) und deine Leiterplatte die volle IR Leistung 
abbekommt. Die wird ja schlechter an die Luft abgegeben und "nach unten 
weg" kann Sie auch nicht so gut.

Ich kenne das so das man die Oberflächeneinstrahlung direkt misst. Das 
geht zum Beispiel mit einem Thermoelement das auf einem Stück 
baugleicher Leiterplatte aufliegt und neben die zu lötende Leiterplatte 
gelegt wird.

Autor: Christoph M. (chrito)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
hinz schrieb:
> Schlagartig? Es geht da um eine vielfaches der Wellenlänge, und vor
> allem nicht mehr um elektronische Übergänge, sondern
> Molekül/Gitterschwingungen.

Die IR-Strahlung geht von den Heizstäben aus, die sichtbar rot glühen. 
Ein Teil der Strahlung ist also sogar noch bei über 780nm. Nach dem 
Planckschen Gesetz (Bild) strahlt ein erhitzter Körper ein 
kontinuierliches Spektrum aus. Das hätte sein Maximum mit 700°C 
Heizstabtemperatur (grüne Kurve) vielleicht bei 3000nm.

Ok, du hast Recht, ist schon der Faktor 3 oder 4 dazwischen. Und wie da 
die schwarze Farbe absorbiert, kann ich nicht sagen.
Danke!

Autor: Christoph M. (chrito)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
X4U schrieb:
> Ich kenne das so das man die Oberflächeneinstrahlung direkt misst. Das
> geht zum Beispiel mit einem Thermoelement das auf einem Stück
> baugleicher Leiterplatte aufliegt und neben die zu lötende Leiterplatte
> gelegt wird.
Was kann ich da nehmen, für ein Thermoelement? Der Anschluss muss ja 
irgendwie hitzeresistent sein und das Thermoelement selber natürlich 
auch

Autor: Niko E. (nefthy)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Christoph M. schrieb:
> Ja, könnte stimmen. Aber wieso absorbiert die olle grüne Leiterplatte
> mehr Infrarot als der schwarzlackierte Sensor... sichtbar schwarz wird
> ja jetzt bei IR nicht schlagartig reflektierend, würde mich wundern...
> grübel...

Ich würde einfach mal gucken was passiert, wenn man den Sensor direct 
auf so ein Stück Leiterplatte platziert wird.

Autor: X4U (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Christoph M. schrieb:
> Was kann ich da nehmen, für ein Thermoelement? Der Anschluss muss ja
> irgendwie hitzeresistent sein und das Thermoelement selber natürlich
> auch

NiCr-Ni Thermoelemente halten über 1200° aus. Besteht ja nur aus 2 
Drähten und ner Schweißperle.

z.B. bis 350°C

http://de.rs-online.com/web/p/thermoelemente/3630294/

Die Pille am Drahtende ist das Thermoelement

Braucht aber ne spezielle Messung am besten mit Kaltstellenkompensation.
Den Chip von diesem EVB nutze ich:

https://www.maximintegrated.com/en/products/analog...


Gibt z.B. das hier:

://shop.mikroe.com/thermo-click
der ist aber nicht besonders stabil



Hab selber auch noch andere in der Grabbelkiste.

Autor: Kolja L. (kolja82)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Christoph M. schrieb:
> Wenn ich aber testweise auf 250°C für 30 Sekunden fahre,

Wie lange war die Temperatur denn konstant?

Autor: X4U (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
X4U schrieb:
> NiCr-Ni Thermoelemente halten über 1200° aus. Besteht ja nur aus 2
> Drähten und ner Schweißperle.

Das hier steckt in meinem "Pizzaofen":
http://de.rs-online.com/web/p/thermoelemente/6212170/

Autor: X4U (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Niko E. schrieb:
> Ich würde einfach mal gucken was passiert, wenn man den Sensor direct
> auf so ein Stück Leiterplatte platziert wird.

Dann bekommst du eine Mixtur aus allem möglichen. Wenn der PT100 ein 
Metallgehäuse hat wird er vermutlich weiterhin primär die Lufttemperatur 
messen. Er integriert ja über das wärmeleitende Gehäuse, nur kommt jetzt 
die Temperatur über die Kontaktfläche auf der Leiterplatte noch hinzu.

Autor: Christoph M. (chrito)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Kolja L. schrieb:
> Wie lange war die Temperatur denn konstant?

Circa 30 bis 60 Sekunden

Autor: Ofen (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Der Urtyp des Pizzalöters stammt meines Erachtens von Thomas Pfeifer:

http://thomaspfeifer.net/backofen_smd_reflow.htm

Der verwendet/mißbraucht eine 4148-Diode als Temperatursensor.

Autor: Johannes S. (jojos)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ofen schrieb:
> Der Urtyp des Pizzalöters stammt meines Erachtens von Thomas
> Pfeifer:
>
> http://thomaspfeifer.net/backofen_smd_reflow.htm
>
> Der verwendet/mißbraucht eine 4148-Diode als Temperatursensor.

So sparsam muss man ja nicht sein, die PT100 + MAX IC Messung kostet 
auch nicht viel und dürfte genauer sein.

Die 30-60s bei voller Temperatur? Das ist doch zuviel, die Reflow Phase 
ist doch eher so 10-15s.

Nachtrag: letzteres nehme ich zurück, 30s sollte gehen.

: Bearbeitet durch User
Autor: Christoph M. (chrito)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Johannes S. schrieb:
> Die 30-60s bei voller Temperatur? Das ist doch zuviel, die Reflow Phase
> ist doch eher so 10-15s.

Du sagst also, es ist ganz normal, dass die Platte bei 250°C nach 60 
Sekunden anfängt zu qualmen?

Autor: Max G. (l0wside) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Lötstopplack hat wohl leider im IR-Bereich einen verflixt guten 
Emissionsfaktor (> 0,9). Die Leiterplatte kann durch das IR also schon 
deutlich überhitzen, wenn die Luft noch völlig im Rahmen ist.

Was ich immer mal testen wollte und nie geschafft habe: unter den 
Heizstäben (mit etwas Abstand) ein Abschirmblech o.ä. installieren und 
mit einem Lüfter dafür sorgen, dass die entstehende Heißluft dann im 
Ofen verteilt wird. Das IR kommt dann nicht mehr direkt zur 
Leiterplatte. Optimal wäre eine Metallplatte, die oben schwarz ist 
(eloxiertes Alu?) und unten blank, am besten spiegelnd. So nimmt sie 
maximal viel Strahlungswärme von den IR-Stäben oben auf, emittiert aber 
nur minimal auf die Leiterplatte. Ein Thermoelement an der Platte wäre 
sinnvoll, um Überhitzung zu vermeiden.

Alternativ geht ggf. auch ein Lochblech, das die Strahlung nur 
reduziert, aber nicht ganz abschirmt.

Gruß,

Max

Autor: TestX (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
60s bei 250° wären noch innerhalb eines "normales" Reflow-Profils...
allerdings scheint wie schon gesagt deine Heizung in Kombination mit dem 
Temperatursensor ziemlicher Murks zu sein...die meiste Energie wird über 
IR übertragen - die Lufttemperatur ist nicht wirklich ausschlaggebend

Häng zum Testen mal ein Thermoelement+Multimeter dazu und guck dir die 
Temperatur auf der Platine an... wahrscheinlich um die 300°+ das ist 
dann zuviel des Guten..

Autor: Christoph M. (chrito)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Max G. schrieb:
> Lötstopplack hat wohl leider im IR-Bereich einen verflixt guten
> Emissionsfaktor (> 0,9).
Ist das geschätzt oder hast du das irgendwo nachgeschlagen...? 
Eigentlich müsste es doch ein Absorptionsfaktor sein, oder?


> Was ich immer mal testen wollte und nie geschafft habe: unter den
> Heizstäben (mit etwas Abstand) ein Abschirmblech o.ä. installieren und
> mit einem Lüfter dafür sorgen, dass die entstehende Heißluft dann im
> Ofen verteilt wird. Das IR kommt dann nicht mehr direkt zur
> Leiterplatte.
Ich denke, dann schafft dein Ofen nicht mehr die erforderliche 
Temperatur. Auf jeden Fall würdest du das dT/dt reduzieren, also doof.

Autor: Max G. (l0wside) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Absorptionsfaktor = Emissionsfaktor, 
https://de.wikipedia.org/wiki/Kirchhoffsches_Strah....

Leiterplattenlaminat ist hier mit 0,91 angegeben: 
https://www.micro-epsilon.de/download/products/dat.... 
Zu Lötstopplack habe ich leider keine zitierfähige Quelle (was nicht 
heißt, dass ich ihr nicht traue).

Autor: X4U (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Christoph M. schrieb:
> Ich denke, dann schafft dein Ofen nicht mehr die erforderliche
> Temperatur. Auf jeden Fall würdest du das dT/dt reduzieren, also doof.

Max G. schrieb:
> Leiterplattenlaminat ist hier mit 0,91 angegeben:

Bitte nicht erschießen wenn ich falsch liege, aber damit wird mMn. beim 
Infrarot (IR) Reflow gelötet. Das Lot wird durch die aufgeheizte 
Leiterplatte geschmolzen. Unterstützt noch durch das Kupfer was sehr 
wärmeleitfähig ist.

In die Lötstellen bekommst du via Infrarot wenig Wärme hinein weil diese 
stark reflektieren. Die Luft wiederum müsste stark zirkulieren um die 
Wärmemenge in Lötstellen und Board hinein zu bekommen. Auch beim 
Heißluftfön schmilzt das Lot ja erst wenn das Board an der Stelle heiß 
ist.

Autor: Richard B. (r71)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Christoph M. schrieb:
> Also muss ich wohl schon bei knapp 300°C gewesen sein, oder?

Die hat über 300°C gehabt.

Autor: Wolfgang (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Niko E. schrieb:
> Ich würde mal ins blaue tippen, dass die Leiterplatte mehr IR absorbiert
> als der Sensor und somit heißer ist als die gemessen Temperatur.

Warscheinlich reflektiert er die IR-Strahlung sogar relativ gut, wie das 
Metalloberflächen nun mal tun.

Autor: Bülent C. (mirki)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
..nur mal so ganz nebenbei: Hast Du Deine Temperaturmessung auch mal im 
oberen Bereich so ab ca. 170°C verifiziert?

Autor: Christoph M. (chrito)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Bülent C. schrieb:
> ..nur mal so ganz nebenbei: Hast Du Deine Temperaturmessung auch mal im
> oberen Bereich so ab ca. 170°C verifiziert?

Nein, aber das möchte ich diese Woche machen. Habe dazu zwei Tests 
geplant: Einmal mit einer Thermo-Kamera (Seek thermal compact), mit der 
ich direkt die Leiterplattentemperatur messen möchte, indem ich kurz die 
Klappe öffne.

Und dann mit Lötzinn unterschiedlicher Legierungen, also mit 
verschiedenen Schmelzpunkten.

Autor: Christoph M. (chrito)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Was denkt ihr:
Ein Kapton -Band um den Sensor?

Wenn Kapton einen hohen IR-Absorptionsgrad hat, dann sollte der Sensor 
ähnlich heiß werden wie die Leiterplatte, oder?

Autor: X4U (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Christoph M. schrieb:
> Nein, aber das möchte ich diese Woche machen. Habe dazu zwei Tests
> geplant: Einmal mit einer Thermo-Kamera (Seek thermal compact), mit der
> ich direkt die Leiterplattentemperatur messen möchte, indem ich kurz die
> Klappe öffne.

Hab mal ein Backofen Thermometer probiert. War aber nicht zu gebrauchen, 
viel zu langsam und misst auch nur die Lufttemperatur.

Hat schon mal jemand mit Thermokreiden oder 
Farbwechsel-Temperaturindikatoren gearbeitet?

Autor: Johann Klammer (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Vllt isses eine hartpapier dings. Die Zellulose hat einen recht 
niedrigen flammpunkt. (=Das Qualmen hatte ich auch schon).

Autor: Sinus Tangentus (micha_micha)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Johann Klammer schrieb:
>... hartpapier dings. Die Zellulose hat..

Da ist keine Zellulose drin

Autor: Thomas O. (kosmos)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
man benötigt einen Sensor mit geringer Wärmekapazität am besten irgend 
einen Dünnfilm Sensor nehmen, die Sprechen innerhalb von Sekunden an.

Als Beispiel mal
http://www.alpha-therm.de/datenblaetter/PT-Sensore...
achtet auf Seite 3 auf das Ansprechverhalten evtl. den Sensor quer zum 
Luftstrom hängen damit die ganze Fläche angeströmt wird.

Autor: Max G. (l0wside) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wenn es danach geht: Thermoelement. Die können wohl mehrere 10 Hz. DAs 
Problem ist dann eher der Messwandler.

Autor: Helmut S. (helmuts)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Wenn ich aber testweise auf 250°C für 30 Sekunden fahre

So hoch fährt man doch nur, wenn man bleifrei lötet. Für verbleites Lot 
reichen doch 220°-230°.


> Laut Multi-CB hat die Platte einen Tg-Wert von 135°C

Das sind die billigsten Leiterplatten. Bessere haben ein Tg von 150° und 
höher.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.