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Forum: Platinen ESP32-Wroom auf Platine löten?


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Autor: Patrick S. (grobekelle)
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Guten Abend liebe Elektroniker,

ich versuche derzeitig einen ESP32-Wroom fachmännisch auf eine selbst 
entwickelte Platine anzubringen. Die ersten Versuche zu Fuß, mit dem 
Lötkolben, waren bereits erfolgreich, was jedoch wirklich mühsam war. 
Kurzer Hand habe ich mir also Lötpaste und eine Reflow Station besorgt, 
in der Hoffnung, saubere und schnellere Lötungen zu realisieren. Leider 
lässt sich der ESP32 dann nach der Anbringung nicht mehr flashen. 
Entweder erlitt er den Hitze-Tot oder es gibt Brücken zwischen den 
Kontakten, obwohl ich annehme, das die Hitze das Problem sein wird. Denn 
leider muss ich mit mind. 320°C arbeiten und die Kontakte dabei relativ 
lange erhitzen, bevor die Lötpaste schmilzt. Ich habe mir nun einen T962 
Reflow Ofen als letzte Alternative bestellt und hoffe bessere Ergebnisse 
erzielen zu können. Hat jemand Erfahrung bei dem Verlöten eines ESP32 
und kann mir ein paar Tipps geben?
Verwendete Lötpaste, Geräte, ggf. Flussmittel, etc? Wichtig ist für 
mich, dass die Lötpaste bleifrei ist. Ich freue mich über eure 
Ratschläge und wünsche einen schönen Abend.

Beste Grüße

Patrick

Autor: Joachim S. (oyo)
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Da bislang überhaupt niemand geantwortet hat, antworte ich einfach mal. 
Nach der ersten Antwort gesellen sich ja gerne noch weitere dazu, die 
Genaueres wissen.

Ich würde tendenziell tippen, dass das Problem eher nicht die Hitze war.
Denn eigentlich dürfte so ein ESP-Modul ja sogar eher mehr Hitze 
abkönnen als die meisten anderen Bauteile, schliesslich sind bei diesen 
Modulen die eigentlichen Bauteile ja nochmal von einer zusätzlichen 
Hülle umgeben - oben die Abdeckung aus Metall, unten eine zusätzliche 
Leiterplatte.

Auch erscheinen mir Deine 320 Grad jetzt nicht übertrieben hoch, 
vielleicht solltest Du sogar testweise mal etwas höher gehen. Ich 
benutze bei meiner Heissluft-Lötstation normalerweise 350 Grad, und das 
mit verbleiter Lötpaste, die ja sogar einen niedrigeren Schmelzpunkt 
hat. Trotzdem ist bei mir noch kein Bauteil den Hitzetod gestorben, 
obwohl ich ein Anfänger im Heissluftlöten bin und vermutlich u.A. länger 
als nötig erhitze.

Ich hatte beim Auflöten von ESP32-WROOM-32-Modulen mit meiner 
Heissluft-Lötstation aber auch schon mehrfach das Problem, dass ich nach 
dem Auflöten nicht mit den Dingern kommunizieren konnte. In einem Fall 
war es ein ziemlich dämlicher Fehler - ich hatte das ESP-Modul 
versehentlich einen Pin versetzt aufgelötet.

In den beiden anderen Fällen hingegen waren es Lötbrücken zwischen 
benachbarten Pads, die ich mit blossem Auge schwer bis gar nicht sehen 
konnte, weil sie eher auf der Unterseite des Modul waren. Könnte mir 
vorstellen, dass auch bei Dir ungewollte Lötbrücken das Problem waren. 
Aber diese potentielle Fehlerquelle kann man ja schnell und einfach 
überprüfen, indem man kurz mit dem Multimeter nachmisst, ob es einen 
Kurzschluss zwischen benachbarten Pins des ESP-Moduls gibt - hast Du das 
mal getan?

Ich weiss nicht, ob es wirklich daran lag, aber bei mir ist dieses 
Problem übrigens nicht mehr aufgetreten, seit ich meine Löttechnik etwas 
verändert habe. Anfangs (als ich noch die Probleme mit den Lötbrücken 
hatte) habe ich zunächst auf der Platine Lötpaste auf alle Pads des 
ESP-Moduls gegeben, dann das ESP-Modul draufgelegt und erhitzt. 
Mittlerweile mache ich es etwas anders: Ich löte zuerst zwei Pads auf 
gegenüberliegenden Seiten fest, damit das ESP-Modul nicht mehr 
verrutschen kann. Erst dann trage ich die Lötpaste als dünne Wurst an 
der Aussenkante des ESP-Moduls entlang auf und erhitze dann. 
Zusätzliches Flussmittel verwende ich nicht.

Autor: Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish) Benutzerseite
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Hi Patrick,

im Datenblatt vom ESP32-WROVER gibt es ein Lötprofil (sollte dem von 
WROOM entsprechen).
ESP32-WROVER Datasheet V2.0 -> 5.6 -> Reflow Profile.
Peak 235..250°C, > 217°C für 60..90s.

Ich betreue aktuell zwei Produkte in Kleinstserien, dieses Profil war 
exakt der Grund, warum mit dem Fertiger Handlötung des ESP32 vereinbart 
wurde. Wir haben bisher keinerlei Ausfälle bei den ESP32.

Deine und Joachims Erfahrungen scheinen meine Sorge zu bestätigen.
Wenn die Stückzahlen entsprechend hochgehen, muss bei der 
Auftragsvergabe dieser Teil nochmal genau diskutiert werden.

Ich danke Euch für die Info.

marcus

: Bearbeitet durch User
Autor: Christian K. (christian_k810)
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Guten Abend,

ich habe den Link von Marcus erhalten um ggf. ein paar Tipps anregungen 
oder Infos zum Bestücken zu geben.

Da fange ich mal an mit den Wroom. Dieser ist für den Reflowprozess 
entwickelt und gebaut worden. Denn nicht umsonst ist das „Modul“ so 
günstig. Wenn man es diskret aufbauen will kommt man deutlich teuer weg 
und man hat sicherlich bestimmt 1-2 Layoutsünden drin, welche sich auf 
den stabilen Betrieb auswirken würden.

Zu Patrick: Den Wroom mit der Hand zu löten ist an sich wie
Alf sagen würde „0-Problemo“.
Dieses Bauteil mit einen Relowstation oder mit einen „Lötfön“ zu löten 
ist nicht sehr elegant. Da gibt es einige Dinge zu beachten:

Solch große Bauteile oder allgemein SMD Bauteile per Heisluft zu löten 
ist es zwingend notwendig die Platine wo das Modul aufgesetzt wird zu 
erwärmen. Idealer Weise mit einer Infrarotunterhitze so auf ca. 100°C. 
Ohne Unterheizung würde der Heisluftfön 320°C erst die 20°C warme 
Platine erwärmen bzw. das Modul usw. Das wird locker je nach Lagen und 
Kupferaufbau ein paar Minuten dauern bis die Temperatur der Kontakte, 
Platine, Kupfer auf 217°C gekommen sind um das Lot zu schmelzen. (Kupfer 
leitet die Wärme sehr gut, welche die zugeführte Wärme des Föns flott in 
die Platine trägt und erst wenn alles verbundene Kupfer eine gewisse 
Temp. erreicht hat geht es los.)  In der Zeit wo die Hitze auf die 
Lotpaste parallel einwirkt sind die Aktivatoren/Flussmittel verdampft… 
Daher gibt das Lötprofil eine Zeit/Temp. Kurve vor. (Wie in Zurück in 
die Zukunft Teil 2 oder 3 mit den „Zündis“ bei der Dampflock…. Jeder 
Aktivator zu seiner Zeit) Es ist auch so dass Wärme und Sauerstoff die 
Kupferfläche/NiAu usw. schneller oxidieren lassen, was sich wieder 
negativ auf den Verlauf und Benetzung der Lötstellen auswirkt.
Also bin ich der Meinung das Modul nicht mit den Heisluftfön zu löten!!!
Wenn ich doch SMD Bauteile mit der Reflowstation löte. Gebe ich in der 
Regel immer Flussmittel bei solchen Aktionen extra bzw. zwischendurch 
mit dazu. (Ersa FMKANC 32-005)

Desweiteren sind 320°C auf längere Zeit nicht gut für den Wroom. 
Kurzzeitig ein paar Sekunden wird OK sein aber nicht auf längere Zeit. 
Dafür ist er nicht ausgelegt.

Zum Reflow: Im Reflowprozess wird die Temperatur je nach dem, nicht über 
255°C kommen und dies nur Kurzzeitig von max. 10-30sek aus den Bauch 
heraus. Er ist für die Reflow, Dampfphase usw. konzipiert. Aber man 
sollte noch den MSL beachten.
https://de.wikipedia.org/wiki/Moisture_Sensitivity_Level
Denn wenn die Bauteile nicht mehr Vakumverpackt sind, nehmen diese 
Feuchtigkeit auf. Im Muster und Kleinserien sind meistens Anschnitte 
oder angefangene Verpackungen im Umlauf. Da kann man das Bauteil nicht 
in 4-6min auf 255°C bringen. Den ab 100°C wird das Wasser in den 
ICs/Körper schlagartig zu Dampf und sprengt somit das Bauteil…. 
Mikrorisse reichen schon das das Bauteil früher oder später ausfällt….

Alternativ in Bastelbrereich kann man das Layout der Platine induviduell 
anpassen. z.B. durch verlängern der Pads. Da kann man mit den 
Handlötkolben besser, schneller die Wärme an die Lötstelle bekommen.

@ Joachim: so löte ich das auch….. ausrichten, 2 Punkte fixieren und 
anlöten ggf. mit extra Flussmittel.
Bei den Wroom sind alle Pads gut lötbar bis auf die wo die Masse zu 
scheinen ist. Da muss man den Handlötkolben 1-2 sek. länger dranhalten….


Ich hoffe nicht zu viele Grammatikfehler eingebaut zu haben aber 
manchmal kann man nicht so schnell schreiben wie die Gedanken kommen…

VG

Christian K.

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