Stacja oparta o sterownik pc410 + rex-c100

Witam chciałem podzielić się doświadczeniem ze stacją opartą na sterownikach rc410 + rex-c100 oraz optymalnym profilem zrobiony w programie psoft do pracy w miarę bezpiecznym dla układu i płyty pcb(tak mi się wydaję, jeżeli ktoś bardziej doświadczony w temacie bga zauważy coś niepokojącego proszę zwróć mi uwage ponieważ przez ostatnie dni czytając watki na temat stacji oparte o te sterowniki i profili lutowniczych doszedłem do wniosku ze połowa używa stacji na pałe).

Tworząc profil byłem zmuszony do ustawień przyrostu temperatury wg mocy dolnej grzałki wiec proszę nie sugerować się moimi ustawieniami lecz bazować jedynie na koncepcji na której bazowałem ustawiając sterownik.

Do celu, posiadając jakąś płytę na części z układem bga uruchamiamy jaki kolwiek profil dół ustawiamy na 195 stopni z termopara na spodzie plyty, (żadne cuda typu termopara między grzałkami) następnie klikając przycisk hold wymuszamy zatrzymanie grzania góry lecz dół grzeje do zadanej temperatury 195 stopni i teraz obserwujemy progi temperatur w czasie, 80 120 140 170 195 stopni.
U mnie czas od temperatury pokojowej do osiagniecia temperatury 80 stopni wynosił jakies 2.5-3min wiec pierwszy krok temperatura ustawiona 25 stopni przyrost bez znaczenia oraz czas pozostania przy temperaturze na 60 sek. Skoro stacja potrzebowala 180 sek na przyrost 80 stopni a 60 sekund minęło zostalo nam 120 sekund na przyrost 55 stopni aby góra podążała za podgrzewaczem lub dodając 10 sekund góra bedzie 5-7 stopni mniej jak dół. Wiec krok drugi bedzie wyglądał tak 55 stopni ÷ przez czas 120-130 sekund daje nam przyrost temperatury do czasu 0.45-0.43, czas w którym krok drugi pozostaje ustawiamy 5-8 sekund aby znowu góra byla lekko "w tyle" za temperaturą dołu. W kroku 3 gdy mój dół potrzebował okolo 60 sekund na wzrost 40° z 80 na 120 znowu ta sama reguła 40 ÷ 60 = 0.66 więc znowu nasz przyrost będzie 0.66 temperatura 120 oraz czas pozostania 5 sekund. Krok 4 5 6 7czyli 140 170 195° będzie ustawiony wg wyżej opisanej reguły i w momencie gdy dół i góra osiągnie 195 ostatni krok 227 stopni ustawiamy przyrost 0.9 i długość pozostania 10 sekund.

Tak ustawiony profil powoduje równomierne grzanie góry i dołu z różnica na minus góry max 5-7° do temperatury 200 stopni i następnie górna grzałka "kończy robotę" nagrzaniem góry i poprawnego rozpływu spoiwa.

Jeżeli profil stworzony przez regułę wyżej wymienioną będzie miał delikatne odchylenia tzn wykres temperatury dołu względem lini profilu bedzie niżej lub wyżej możemy delikatnie skorygować na plus lub minus przyrost temperatury w kroku 2 3 4 5 6 7 (0.05 na minus lub 0.05) następnie klikamy przycisk zapisz i profil wtedy powinien być skorygowany w dół lub górę względem temperatury i nałożyć sie by być równolegle do temperatury podczas testowego lutowania tworząc w ten sposób idealny profil by utrzymać taka sama temperature po obydwu stronach pcb.

Próbę można wykonać na płycie od laptopa która jest cienka by potem spróbować ten sam sposób na płycie grubszej tworząc dwa profile pod płyty cienkie oraz grubsze.

Jakie kolwiek sugestie doświadczonych ludzi z procesem lutowania bga proszę o jakie kolwiek sugestie.

Jakkolwiek sporo pracy włożyłeś w opisanie swoich doświadczeń (a także eksperymenty ze stacją BGA i softem PSoft), przyznam, że niewiele rozumiem z powyższego tekstu...

No nie wiem czy da się to wytłumaczyć prościej

U mnie opcja auto + x nijak się ma do grzania najpierw dołu do profilu itd więc opracowałem ten sposób ustawienia profilu aby profil grzania góry nie wyprzedzał dołu lecz tylko podążał za dołem a na końcu dopiero "zrobil" robote.


Plyta na części i puszczamy dół na 195°, zapisujemy czas jaki upłynął od startu w momencie gdy płyta rozgrzeje sie do temperatury 80 120 140 170 195. Np 2 minuty 3, 4,5,6 minut
Wiec krok 1 pomijamy ustawiając go temp 30 stopni i dajemy czas zwłoki 60sek na start rozgrzania dolnej grzałki i płyty.

W kroku drugim skoro czas zwłoki który daliśmy na start i rozgrzanie wyniósł 60 sekund a płyta potrzebowała 2 minuty na osiągnięcie 80 stopni zostało nam 60 sekund aby góra "dogoniła" dół i podążała za dołem nie wyprzedzając go ustawiamy przyrost w kroku drugim z formuły
80° - 30° z kroku pierwszego =50°
50° ÷ czas 60 sek = 0.83

Wiec krok drugi bedzie
Przyrost 0.83 temp 80 czas 5 sek

Krok 3 znowu to samo
Czas który płyta z 80° osiągnęła 120 °bylo znowu 60 sek jak założyliśmy na początku mojej odpowiedzi
120°-80 = 40°
40÷60= 0.66
Wiec krok 3 przyrost 0.66 temp 120 czas zwłoki 5 sek

Krok 4
140-120= 20° czas 60 sek
20÷60=0.33
Przyrost 0.33 temp 140 czas zwłoki 5 sek lub zmniejszyć do 2 sekund od kroku 4

Krok 5
170-140=30°
30÷60=0.5
Przyrost 0.5 temp 170 czas zwłoki 2 sek

Krok 6
195-170=25°
25÷60= 0.41

Przyrost 0.41 temp 195 czas zwłoki 2 sek

No i krok 7 to nic innego jak moment w którym płyta osiągnęła 195 stopni góra jest gotowa na lutowanie
Przyrost 1 temp 227 czas 10 sekund i koniec po temacie,

To ile trwa proces lutowania zależny jest od mocy dołu, ja w mojej stacji muszę zmienić mocowanie płyty żeby płyta była bliżej dołu i proces zamiast 9 min skrócić do powiedzmy 6 minut

Wydaje mi się prościej nie da się wytłumaczyć skąd biorą się wartości przyrostu temperatury.

Wzór = różnica temperatury między krokami podzielony przez czas który stacja potrzebowała by rozgrzać płytę testową do kroków 80,120,140,170,195...

U mnie przy tak ustawionym profilu oraz sygnale dźwiękowym ustawionym na 200 stopni cala robotę robi dół góra bardzo sporadycznie dogrzewa aby nie bylo różnicy temperatur i gdy usłyszę sygnal dźwiękowy czas na pęsetę i przy temperaturze 220 stopni gdy uklad siada lekkie muśnięcie i po temacie

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:


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).

Vogelek23 писал(а):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).

Może post napisany delikatnie chaotycznie lecz nie wiem jak można nie zrozumieć całej koncepcji o której chciałem się podzielić jak można ustawić kontroler pc410 by wykres lutowania nie wyglądał jak schody do nieba a odczyty termopary wychodziły poza profil raz wyżej raz niżej oraz nie wyprzedzał temperatury całej płyty. Tak jak wcześniej wspomniałem na te chwile mój podgrzewacz nie robi szału przy aktualnej odległości od płyty dlatego czas który stacja potrzebuje od przycisku start na fazę grzania wstępnego od temperatury pokojowej do rozpływu cyny wynosi 8-9 minut.

W 100% rozumiem proces lutowania bga dlatego napisałem tez iz każdy musi kierować się mocą swojego podgrzewacza i na jej podstawie użyć mojego "wzoru" do ustawienia górnej grzałki na kontrolerze pc410 tak aby to dół robił robotę a Górna grzałka tylko utrzymywała w "miare" równa temperature i dokończyła robotę na końcu procesu.

Z racji tego ze prosiłem o zwrócenie uwagi jeżeli ktoś bardziej doświadczony zauważy coś złego dokonałem lekkiej modyfikacji i po umieszczeniu płyty 1cm niżej niz wcześniej, czas z 8-9 minut skróciłem do 5-6 co daje idealny czas jak dla mnie lecz ta stacja naprawiła już wcześniej kilka płyt laptopowych i żadnej krzywdy nie wyrządziła potrzebując do tego 8 minut.

Pozdrawiam i życzę miłej niedzieli