Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
TermoPasty.pl
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Budowa stacji do lutowania BGA w laptopach - proszę o opinię

dreamlogic 29 Lip 2010 15:26 124105 190
  • #31 29 Lip 2010 15:26
    mdcs
    VIP Zasłużony dla elektroda

    Dlatego właśnie sądzę, że konieczne jest zastosowanie sterowników PID, które uwzględniają pojemności i bezwładności cieplne w celu prognozowania przyrostów i inteligentnego sterowania. Termopary w kaflach i do tego dodatkowa na pcb to chyba optymalne rozwiązanie.
    W sumie gdyby pracować cały czas w stabilnych warunkach otoczenia (a przecież są, bo temp. otoczenia zmienia się zazwyczaj w granicach 20-30*C) i z pcb o podobnych wymiarach (pojemności cieplnej) można by opracować profil grzania bez kontroli temperatur (oparty tylko na czasach). No...ale przecież grzana pcb jest co chwila inna :)

  • TermoPasty.pl
  • #32 29 Lip 2010 15:39
    kmkm2
    Poziom 21  

    Dlatego u mnie jest etap kalibracji. kalibracja odbywa się przy temperaturze ok 100C. Czyli przy temperaturze bezpiecznej.
    Pozdrawiam

  • #33 29 Lip 2010 16:36
    Patol
    Poziom 22  

    Ja mam zrobione tak, że odczyt temperatury jest z 2 termopar. Układ pomiarowy zbudowany na wzmacniaczach OP07 (tak jak w lutownicy z Elektroniki praktycznej), pomiar temperatury dolnego promiennika oraz tutaj mam do wyboru albo pomiar temp. na płycie albo temp. górnego promiennika (tutaj nie wiem co lepsze - płyta czy promiennik). Zastanawiam się jak zrobić aby grzanie odbywało się wg profilu np. poniżej. Mógłby ktoś podpowiedziec jak napisać program do atmegi bo niezbyt biegły jestem z programowania i bazuje na gotowcach. Do tego wszystkiego przydałby się może jeszcze wyświetlacz graficzny aby na bierząco sledzić wykres temperatury jak np Link

    Budowa stacji do lutowania BGA w laptopach - proszę o opinię

  • #34 29 Lip 2010 17:14
    kmkm2
    Poziom 21  

    Ja też przy testach wzorowałem się na tym profilu przy lutowaniu ołowiowym. Ja mam zrobiony odczyt temperatur z max6675 ponieważ bardzo łatwo obsłużyć ten układ oraz jest precyzyjny pomiar. Jeśli zastosowane są wzmacniacze to trzeba użyć przetwornika A/C. Przyrost napięcia na termoparze nie jest też linowy ze wzrostem temperatury więc trzeba to najpierw to policzyć. Oczywiście jeśli chce sie dokonywać dokładnych pomiarów.
    Pozdrawiam

  • #35 29 Lip 2010 21:28
    mdcs
    VIP Zasłużony dla elektroda

    W samych profilach grzania nie ma żadnych tajemnic i nowości - zasada jest prosta - jak najkrócej trzymać układ w temperaturze płynięcia. Dlatego pierwszy etap to podgrzewanie wstępne do temperatury podprogowej podzielony z kolei na dwa etapy - grzanie intensywne oraz grzanie wyrównawcze. Zadanie takie realizuje właśnie regulator PID, który tak reguluje mocą promiennika, aby nie dopuścić do "przerzutu" ale dostatecznie szybko osiągnąć temp. zadaną. No i potem sprawa prosta. Jak osiągniemy już temperaturę podprogową dajemy czadu osiągając na chwilę temperaturę płynięcia i studzimy układ. No i mamy tutaj dwie metody realizacji zadania - albo osiągamy wstępne podgrzewanie tylko dolnym promiennikiem, albo wspomagamy się także górnym puszczonym na 1/3 gwizdka. Sądzę, że jest to nawet lepsze rozwiązanie, bo równomierniej podgrzeje pcb i bga. Aby osiągnąć profil idealny trzeba jednak eksperymentować. tylko pomiary pirometryczne zapewniają precyzyjne i bezbłędne sterowanie w fazie "reflow".
    Swego czasu odwiedził nas przedstawiciel renexu ze stacją za 18kpln. Oczywiście na pokazie podniósł duży scalak bga dopiero za 3cim razem pomimo bardzo rozbudowanych gotowym profili znormalizowanych. Wybrał wielkość pcb, wielkość bga i zastosowane spoiwo....i co? I tak musiał nanieść ręczną korektę, bo scalak ani drgnął, a klejony nie był :)

    Kolego kmkm2 - zależność napięcia na zaciskach termopary od temperatury jej końca jest z grubsza liniowa...problem w tym, że należy uwzględnić temperaturę zimnego końca, aby pomiar był dokładny. I tu po raz kolejny przydaje się specjalizowany układ MAX. Oczywiście aby zachować najwyższą dokładność należy posłużyć się tablicą lub wielomianami.

  • #36 29 Lip 2010 23:50
    kmkm2
    Poziom 21  

    Wiem że trzeba przeprowadzać kompensację zimnego końca bo termopara mierzy raczej temperaturę względną tzn różnice miedzy zimnym końcem a gorącym. Dlatego właśnie zastosowałem układ max6675 gdyż przeprowadza on kompensację oraz jest względnie łatwy w użyciu. Rozglądałem się też za pirometrami stacjonarnymi i powiem że bardzo mnie kuszą. Być może za jakiś czas dodam go do swojej stacji. Jeśli chodzi o profile to wyglądają one tak jak kolega napisał.
    Jak tylko dokończę program sterownika oraz program na PC do wgrywania profili to wrzucę kilka przykładowych wykresów z pracy sprzętu. Przy wygrzewani lepiej się wspomagać górnym promiennikiem gdyż jak kolega napisał wszystko się równiej wygrzewa oraz górny promiennik w momencie włączenia przy wejściu w strefę reflow jest już wstępnie rozgrzany przez co reakcja na włączenie jest niemal natychmiastowa dzięki czemu szybciej się osiąga temperaturę szczytową a co za tym idzie układ jest krócej w krytycznej strefie. Przy budowie stacji opierałem się o normę IPC/JEDEC J-STD-020C. Jeśli chce się stosować wzmacniacze oraz A/C mikroprocesora to trzeba dodatkową mierzyć temperaturę zimnego końca np. DS18B20 w celu przeprowadzenia kompensacji zimnego końca oraz uliniowić temp przy pomocy wielomianu lub tablicy to niestety dość mocno komplikuje cały program.
    Pozdrawiam

  • #37 09 Sie 2010 11:48
    Patol
    Poziom 22  

    Czy ktoś mógłby podzielić się jak rozwiązał sterowanie profilem? Niestety mój sterownik marnie spełnia swoja funkcję, temperatura nie jest odczytywana zbyt dokładnie. Ostatnio ubiłem całkiem nowy układ. Myslę nad zrobieniem czegoś podobnego do tego: Link. Co o tym myslicie?

  • TermoPasty.pl
  • #38 09 Sie 2010 12:05
    mdcs
    VIP Zasłużony dla elektroda

    Hm:) Jak takie masz podejście do tematu to przygotuj się na ubijanie całych płyt a nie tylko pojedynczych układów. Sądzisz, że nagrzanie całej mb w piecu do temp. reflow nie zniszczy C czy złącz? Nie wspominając już o innych wrażliwych elementach. Może w technologii Pb-Sn to się sprawdzi jakoś, ale w PbF "czarno" to widzę:) Cały cymes polega na tym, żeby preheaterem ROWNOMIERNIE rozgrzać pcb do pezpiecznej temperatury podprogowej, a potem POJEDYNCZY BGA pyknąć od góry lampą powyżej temperatury reflow. Oczywiście z górą przesadzić nie można, bo uwalisz układ. Polecam serię eksperymentów na martwych niepotrzebnych pcb wykonanych w technologii PbF, które pozwolą Ci ustalić warunki minimalne popłynięcia układu. Ja zrobiłem to z jednej strony jako automatyczny pomiar temp.procesu, ale z drugiej strony skorygowałem eksperymentalnie. Położyłem pcb na stacji i podjeżdżałem temperaturą preheatera, aż układ popłynął. Odjąłem 30stopni i uzyskałem bezpieczną temperaturę, którą ma utrzymywać na powierzchni pcb preheater. Atmega, termopara, przetwornik i jazda. Sprytny algorytm załatwi sprawę. Oczywiście nie zapomnij o zjawisku pojemności i bezwładności cieplnej promiennika. Jeśli będziesz wyłączał promiennik po osiągnięciu temp.docelowej zawsze przegrzejesz interes. Podobnie rozwiązujesz sprawę grzania góry.

  • #39 09 Sie 2010 13:13
    Patol
    Poziom 22  

    To z linku miałem na mysli żeby użyc właśnie do ogrzewania góry. Od dołu mam duzy podgrzewacz którym ogrzewam płyte do ok 180*C, problem mam własnie z górą. Nie bardzo wiem jak napisac oprogramowanie do atmegi, żeby ustalała temperaturę w czasie. Myślałem tez aby uzyc czegoś gotowego jak np. techFX reflow 3.0 controller.

  • #40 09 Sie 2010 13:22
    kmkm2
    Poziom 21  

    Ja robię w zasadzie identycznie jak kolega mdcs. Trochę inaczej tylko rozwiązałem problem kiedy należy wyłączać grzałki żeby nie przelecieć maksymalnej temperatury. Ale wydaje mi się że równie skutecznie:). Jeżeli chcesz zobaczyć jak rzeczywiście wygląda temperatura to wypluj sobie dane z termopar do jakieś strawnej postaci i narysuj sobie wykres w jakimś arkuszu kalkulacyjnym. bardzo przydatne do analizy.
    Pozdrawiam

    Dodano po 4 [minuty]:

    Jaśli kolega patrol chcę to mogę przesłać gotowy program ale to za jakiś tydzień bo chcę jeszcze napisać program na PC do wgrywania profili do układu bo teraz jest to rozwiązane trochę spartańsko ale działa :).
    Pozdrawiam

  • #41 09 Sie 2010 13:29
    mdcs
    VIP Zasłużony dla elektroda

    Grzanie od góry rurą kwarcową? Chyba żartujesz:)
    To musi być grzanie miejscowe o równomiernym rozkładzie! Ja używam promiennika IR xenonowo halogenowego OSRAM - Xenophot. Daje to możliwość ustawienia średnicy ogrzewanego obszaru, który należy ograniczyć do samego lutowanego układu BGA.
    Co do regulacji temperatury to polecam lekturę o sterownikach PID. Dużo użytecznej wiedzy. Ja realizuję to w ten sposób - na początku grzania dolny promiennik idzie na full, żeby szybko się rozgrzać, ale po osiągnięciu pewnej temperatury (która nie jest temperaturą docelową!) jego moc jest stopniowo redukowana....tak, że im bliżej temp. docelowej tym moc promiennika mniejsza...aż w końcu zbliża się do mocy, która jest wymagana do utrzymania temperatury zadanej. I już! :)

  • #42 09 Sie 2010 22:27
    Patol
    Poziom 22  

    @kmkm2 jasne, że bym chciał jesli to możliwe.

    mdcs napisał:
    Grzanie od góry rurą kwarcową? Chyba żartujesz:)

    W żadnym wypadku tego nie napisałem. Ja mam na spód 4x SHTS/1 a na górę mam T-SHTS/4.
    Co prawda źle się wyraziłem w jednym z postów że chce zrobić piec lutowniczy - bo nie o to mi chodziło. Miałem na myśli aby "podkraść" sterownik z takiego pieca i użyć go to sterowania górnym promiennikiem.

  • #43 10 Sie 2010 00:13
    mdcs
    VIP Zasłużony dla elektroda

    aaa..to co innego. w takim razie pracuj nad sterowaniem.
    gdzie kupowałeś shts? w selfie? ile kosztuje jeden panel?

  • #44 10 Sie 2010 01:22
    kmkm2
    Poziom 21  

    Promiennik HTS/1 400W, 230V, cena netto 102,60zł - dostępny na magazynie
    Promiennik T-HTS/1 400W, (z termoparą "K") cena netto 149,70zł
    Promiennik SHTS/4 300W, wymiar 60x60mm, cena 164,00zł
    Ceny z dnia 23.06.2010 z Selfy.
    Pozdrawiam

  • #45 10 Sie 2010 08:57
    Patol
    Poziom 22  

    Na dół mam podgrzewacz z chin jak na zdjęciu poniżej, a na górę kupiłem właśnie w selfie T-SHTS/4 300W, 230V (z wbudowaną termoparą "K") cena netto 232,50zł plus przesyłka.
    Co do sterownika próbowałem korzystac z przetworników A/D w atmedze ale doszedłem do wniosku że wychodzą z tego kompletne bzdury, wynik pomiaru jest bardzo przekłamany, w dodatku nie mam kompensacji zimnego końca. Dlatego chcę poszukac czegoś konkretnego.
    Budowa stacji do lutowania BGA w laptopach - proszę o opinię

  • #46 10 Sie 2010 09:53
    mdcs
    VIP Zasłużony dla elektroda

    pytam o ceny selfy, bo mój dół w stacji ma za małą powierzchnię. zasadzę 3x HTS/1 z możliwością załączania całości lub samego środkowego promiennika (dla małych pcb).
    Pomiar termopary za pomocą AD z Atmegi to niezbyt dobry pomysł. Musiałbyś najpierw wzmocnić ten sygnał do kilku voltów jakimś OP, bo inaczej będą bzdury. Polecam Ci skorzystanie z układu MAX6675. Prosta aplikacja, kompensacja końca i odczyt Atmegą po SPI. Super.

  • #47 10 Sie 2010 12:10
    Patol
    Poziom 22  

    Sygnały mam wzmocnione właśnie poprzez OP07. Nad układami Maxima też myslałem wcześniej, ale wydały mi się za drogie (~45zł/szt), więc próbowałem kombinować z przetwornikami. Znalazłem nawet układ kompensacji zimnego końca na LM19. Ale w końcu dzisiaj udało mi się zamówić MAX6675 jako sample, więc mój projekt przejdzie w zapomnienie. Chociaż jakby ktoś chciał schemat poniżej.
    Budowa stacji do lutowania BGA w laptopach - proszę o opinię Budowa stacji do lutowania BGA w laptopach - proszę o opinię

  • #48 10 Sie 2010 13:41
    mdcs
    VIP Zasłużony dla elektroda

    Koszt budowy dobrej stacji to z 1000zł...więc czym jest tutaj 45zł za maxa, żeby temperaturki jak należy pomierzyć. Jak masz 3 termopary to dajesz jednego maxa i 3 mikroprzekaźniki sterowane z atmegi. Przełącza sobie co np. pół sekundy na inną teroparkę i w ten sposób mierzysz 3 temperatury jednym maksem. Stówa w kieszeni:)

  • #49 10 Sie 2010 14:35
    listek_
    Poziom 17  

    Miałem możliwość pracować z urządzeniem które podlinkował kolega Patol
    Porównując z moim podgrzewaczem zrobionym z rurek halogenowych, wyniki przedstawiają się następująco:
    T-8280
    grzanie od 18-165; 5 minut, po wyłączeniu przez termostat grzałki, temperatura rosła jeszcze do 180.
    chłodzenie 165- 100 13 minut

    Podgrzewacz halogenowy
    700W grzanie 20- 165 1:25
    500W grzanie 20- 165 4:10
    chłodzenie 165- 100 2:05

  • #50 10 Sie 2010 15:49
    kmkm2
    Poziom 21  

    Witam
    Czy kolega mdcs w swoim programie zastosował algorytm PID?? Jeśli tak bardzo bym prosił o przesłanie na PW kawałek kodu. Chcę zrobić bardziej eleganckie sterowanie:).
    Pozdrawiam

  • #51 10 Sie 2010 21:11
    djskomy
    Poziom 13  

    Ja niedawno budowałem zwykłą stację lutowniczą, sterowanie zrobiłem za pomocą algorytmu PID jaki udostępnia atmel. Na atmega8 śmiga aż miło polecam.
    Sprawdzone na 6 kopiach stacji, które powstały :)

    AVR221: Discrete PID controller

    Aktualnie pracuję nad stacją BGA. Konstrukcja mechaniczna/grzejna bez polotu, dół podgrzewacz kwarcowy 800W + góra promiennik 375W, sterownik już wykonany, teraz soft na PC.
    Posiada 2 wejścia na termopary podłączone przez wzmacniacz operacyjny do ADC. 5 wejść na przyciski.
    2 wyjścia sterowane PWM - płynna regulacja mocy odbiornika (grzałki) z wykorzystaniem AVT1007. 1 buzzer, 2 ledy, 1 przekaźnik do całkowitego odłączania zasilania grzałek.
    Całość komunikuje się przez RS232, cały proces będzie sterowany przez aplikację na PC. Część sprzętowa będzie zajmować się tylko konwersją sygnałów - nie będzie możliwość pracy bez komputera.

  • #52 11 Sie 2010 00:28
    mdcs
    VIP Zasłużony dla elektroda

    Moja stacja jest teraz w gruntownej przebudowie...a właściwie osiąga kolejną wersję rozwojową. Wymieniam dolny promiennik z ceramicznego o wymiarach 14x14cm...na kwarcowy o wymiarach 24x18cm i przerabiam sterowanie. Póki co nie mam zaimplementowanego algorytmu PID, a regulacja temperatury dział na zasadzie opisanej przez mnie już wyżej - do pewnej temperatury promiennik jest wysterowany na full, ale po osiągnięciu temperatury progowej (która jest oczywiście niższa od temp. zadanej) moc promiennika jest stopniowo zmniejszana. Im mniejsza różnica pomiędzy temp. odczytaną z termopary na pcb a temp. zadaną tym moc promiennika bardziej zbliżona jest do takiej jaka konieczna jest do podtrzymania temp. zadanej....a ta z kolei obliczana jest z prostego jednomianu. Sądzę jednak, że algorytm PID będzie skuteczniejszy i doskonalszy.

  • #53 11 Sie 2010 12:12
    kmkm2
    Poziom 21  

    @djskomy dziękuję za źródełka. Spróbuję je rozgryźć i zaimplementować w następnej wersji programu. Może być ciężko bo nigdy nie miałem do czynienia ze sterownikami PID.
    Pozdrawiam

  • #54 11 Sie 2010 12:21
    djskomy
    Poziom 13  

    Nie ma za co. :) Z tymi sterownikami PID to sprawa jest prostsza niż można przypuszczać, też miałem obawy, że będzie ciężko (pamiętając wykłady z automatyki) ale po przeanalizowaniu algorytmu Atmela - szkolna teoria się wyjaśniła... Życzę powodzenia!

  • #55 14 Sie 2010 18:10
    kmkm2
    Poziom 21  

    Witam
    W obrazku przykładowy profil do lutowania PB-SN. W tym profilu przyrost temperatury jest ustawiony bardzo łagodnie. Proszę o uwagi.
    Pozdrawiam
    Budowa stacji do lutowania BGA w laptopach - proszę o opinię

  • #56 15 Sie 2010 08:36
    Patol
    Poziom 22  

    Wydaje mi się że punkt szczytowy (Peak Temp) powinien trwać troszkę dłużej, aby wszystkie kule pod układem miały czas się roztopić, z wykresu wynika, że zaraz po osiągnięciu tej temperatury, grzanie jest wyłączane. No i druga sprawa to czy 210*C to trochę nie za dużo dla cyny ołowiowej?

  • #58 15 Sie 2010 12:54
    kmkm2
    Poziom 21  

    210*C jest odpowiednie dla cyny ołowiowej. Jeśli chodzi o Peak Temp to nie ma problemu żeby go wydłużyć.
    Pozdrawiam

  • #59 15 Sie 2010 16:26
    mdcs
    VIP Zasłużony dla elektroda

    prawidłowo powinno być tak, że pcb jest podgrzewane do temperatury podprogowej...i tak chwilę trzymane (wykres poziomy), potem wchodzi w fazę reflow i grzeje z góry do temp. 190-200 i jak kolega napisał chwilę w takiej temperaturze trzyma.

  • #60 17 Sie 2010 13:21
    kmkm2
    Poziom 21  

    Poprawiłem profil zgodnie z sugestiami i teraz wykres wygląda jak poniżej. Proszę o ocenę.

    Budowa stacji do lutowania BGA w laptopach - proszę o opinię