Stacja oparta o sterownik pc410 + rex-c100

Vogelek23 napisał(a):Problem polega na tym, że w większej części postu nie stosujesz jednostek ani poprawnej interpunkcji, co powoduje, że Twoje posty są mało czytelne. Osoba, która chce się zagłębić w ten temat, może mieć problem ze zrozumieniem Twojego przekazu także z uwagi na sporą ilość skrótów myślowych, które stosujesz. I nie piszę tego ze swojej perspektywy, choć moje zdanie jest w tej kwestii tożsame - Twój pierwszy post był zgłoszony przez 4 różne osoby jako niezrozumiały i/lub nieczytelny.

Wracając do istoty tematu - musisz mieć pełną świadomość tego, na czym opiera się proces lutowania układów BGA na maszynach różnych typów, aby odpowiednio dobrać profil lutowania. Zastanawiałeś się, dlaczego w markowych maszynach BGA dolne grzałki potrafią mieć po kilka kilowatów, podczas gdy moc górnej grzałki nie przekracza zwykle 800W, a często jest to zaledwie 200-600W? No właśnie - bo to dolna grzałka ma zrobić większość pracy, a nie górna. Spójrz na rysunek poniżej:
[ Obrazek ]

Na rysunku umieściłem górną dyszę nieco wysoko, ale tylko po to, aby lepiej zobrazować ruch powietrza - w praktyce dysza niemal nachodzi na obrys układu, przykrywając go. Cały "pic" w lutowaniu BGA jest oparty na prostym zjawisku fizycznym - gorące powietrze, nagrzane dolną grzałką, przemieszcza się do góry na skutek zjawiska konwekcji, wytwarzając tzw. prąd konwekcyjny. Jeśli maszyna oparta jest na elementach Hot-Air, to mamy do czynienia z konwekcją wymuszoną (nadmuch), zaś w przypadku maszyn IR lub płyt grzejnych - z konwekcją swobodną (brak nadmuchu). Powinniśmy pamiętać z lekcji fizyki, że nagrzane powietrze, które przemieszcza się do góry, ulega schłodzeniu, co powoduje tworzenie się tzw. komórek konwekcyjnych - i tu z pomocą przychodzi górna dysza, która przerywa proces schładzania się powietrza, nie dopuszczając do tworzenia się komórek konwekcyjnych i blokując swobodny przepływ nagrzanego powietrza do góry, czego skutkiem jest kierowanie go na lutowany układ. Jak pisałem wcześniej, górna dysza pełni tu rolę wspomagającą - nie może ona całkowicie przejąć funkcji dolnej dyszy, grzejąc "do oporu", gdyż niesie to za sobą ryzyko przegrzania delikatnego rdzenia układu. I tak w skrócie wygląda proces lutowania układów BGA.

Należy wspomnieć o kilku zasadach, których niedopilnowanie może mieć przykre (i kosztowne) konsekwencje w postaci uszkodzenia lutowanego układu lub - co gorsza - laminatu płyty:
- nie można przekroczyć temperatury krytycznej dla krzemu, wynoszącej 260°C; o ile systemy Hot-Air są w tej materii dość łatwe do opanowania, o tyle systemy IR sprawiają dość często problemy. Dlatego maszyny lepszej jakości mają złożony system kilku (a niektóre nawet kilkunastu) termopar, mierzących temperatury w różnych punktach lutowanej płyty.
- nie powinno się przekraczać bezpiecznego przyrostu temperatury (δT) dla krzemu, który wynosi 2-3°C/s (zależnie od struktury); w praktyce za w pełni bezpieczny dla każdego układu i płyty przyjmuje się przyrost ok. 1-1.5°C/s. Oznacza to, że bezpieczny czas, potrzebny do nagrzania układu z temperatury pokojowej (25°C) do temperatury rozpływu (217°C dla spoiwa bezołowiowego) wynosi od 128 do 198 sekund, co odpowiada długości profilu w przedziale ok. 2-3 minut. W praktyce - uwzględniając katalogową krzywą temperatury lutowania dla danego układu i kilka innych czynników - poprawny czas profilu lutowania nie powinien przekroczyć 5 minut (wydłużanie czasu lutowania znacznie ponad ten limit powoduje dość często uszkodzenia strukturalne w PCB - punktowe rozwarstwianie, pękanie lakieru, matowienie spoiwa, przepalanie topnika itd). Te "inne czynniki" to m.in. wydłużona faza początkowa pre-heat, mająca na celu usunięcie wilgoci z płyty i lutowanego układu oraz przygotowanie PCB na dalszy wzrost temperatury (i tu znów powinniśmy przypomnieć sobie z lekcji fizyki, co to jest rozszerzalność temperaturowa).