Principios de operación del reflow (diseño)

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cpt.charlie
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Buenas, tras bastante tiempo ya está casi acabada la parte mecánica de la máquina, ahora queda hacer la circuitería y el software de control, esta máquina tiene un calentador inferior de 20X23 cm en el que hay 5 barras halógenas (infrarojo) de 400w cada una (precalentador de 2Kw) y un top de una decapadora con dos potencias regulables de 1 y 1.6Kw, ya sé que se ha de calentar toda la placa, pero creo que es un tamaño bastante decente para trabajar toda clase de placas sin problemas ¿no?.

Como he decidido montar el sistema de control mediante un atmega 328p (un arduino pero en pcb casero a medida) tengo bastante flexibilidad en el diseño, mi idea de funcionamiento era hacer que el microcontrolador se encargue de leer las temperaturas y accionar los SSR según lo leído y la temperatura que le vaya indicando el software a cada segundo, el micro va a medir y accionar los SSR cada 250ms según sea necesario por lo que funciona con un sistema de lazo cerrado bastante simple, ¿es una buena idea o se debe implementar un PID siempre?

Sobre los termopares había pensado montar 2 o 3 si bien puedo llegar a 4, la idea es la siguiente, en el programa se le crean tablas de temperatura/tiempo del pre y del top independientemente, el resultado es la suma de ambos, dejo un ejemplo en esta gráfica:

Imagen

¿puede valer este sistema o necesita cambios? la idea es usar el inferior para llevar la placa a 150º o los necesarios y hacer el resto con el superior ¿o debo también ayudar en soak y reflow con el inferior?

Sobre los termopares la idea es usar uno para colocarlo en la cara inferior, luego uno o dos en el superior en esquinas opuestas del chip, ¿se puede hacer esto tal como algunas máquinas comerciales o deben de ser 2 arriba como la ardurework? en caso de poner 2 arriba para comprobar que el calor es uniforme, como temperatura del top, ¿debemos tomar el valor medio de ambas?¿la más alta?¿la más baja?

Por más que he buscado no he encontrado respuestas concisas a esto que he planteado, ¿opiniones?¿sugerencias?¿experiencias? la ventaja de todo esto es que aunque es una máquina más compleja al ser en base al programa se le puede modificar con poco esfuerzo el completo funcionamiento de esta.


Saludos.
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Hola cpt-charlie. La ardurework lleva una sonda arriba junto al bga y otra abajo. La de abajo toma la temperatura inferior de la placa y la de arriba toma la temperatura aproximada de la zona del pcb que está en contacto con las soldaduras del bga.
En mi opinión y basándome en todo lo que llevo leído, lo suyo sería una termocupla inferior, otra superior y un sensor infrarrojo que mida en todo momento al bga y que controle su temperatura máxima para evitar popcorn.
El reparto uniforme del calor déjaselo a los nozzles y sus huellas térmicas.
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cpt.charlie
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Si, cierto que el repartir la temperatura es trabajo del nozzle, ahora que al ser caseros conseguir esto puede hacerse un tanto complicado.

Sobre usar un sensor IR para el BGA al principio yo usaba una pistola IR pero lo único que saqué en claro es que por H o por B en muchos casos había una desviación excesiva que invalidaba cualquier lectura.

Saludos.
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Los nozzles, sean caseros o "de pago" harán su trabajo mejor o peor, pero es algo que no puedes modificar poniendo más sondas. De qué te sirve saber que no se reparte el calor uniformemente? Si tienes dos sondas junto al BGA deben medir la misma temperatura, y si no lo hacen, no valen las medias o tomar la temperatura mayor o menor, sino modificar el nozzle para que no pase eso.
En cuanto al lector IR, integrándolo con el top heater siempre tomará la lectura del chip en las mismas condiciones, por lo que el error siempre será el mismo. Tan solo hay que calcular ese error y compensarlo.
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Bueno, pues he estado trabajando un poco en el asunto y de momento he construido uno de los PCB, se trata del alimentador, toma la corriente de un viejo cargador de portátil y da una toma de 5V para el microcontrolador y 3 tomas variables para motores, ventiladores etc....

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He usado el método de la impresora láser y bueno, el resultado no es nada malo para ser el primero que hago.

Ahora queda diseñar el del micro que de momento lo tengo un poco en el aire para añadirle funciones etc según sea conveniente, ¿alguna idea de lo que debería añadir?¿una tercera sonda tal vez?¿salidas a relé para añadir futuras funciones?

saludos.
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Bueno, actualizamos esto con los pequeños avances, esta es la placa ed control que he montado hoy mismo, de momento todo el funcionamiento es teoría, ni se ha conectado a la corriente, a ver si mañana......

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Es una placa bastante pequeña de 7*10, el método usado ha sido el de impresión láser, plancha y atacado con aguafuerte y agua oxigenada, parece dar resultados muy decentes.

La cobertura contra la oxidación es goma arabiga, aunque he de buscar algo más decente ya que como se puede ver es un poco desastrosa en presentación y un coñazo de aplicar puesto que se retrae y deja zonas sin cubrir que hay que retocar varias veces a medida que seca.

El montaje de componentes es por SMD 0805 en su mayoría, hacerlo con resistencias y condensadores normales no entraría además de que es muy tedioso hacer los agujeros con un taladro de mano (para evitar desviaciones en la medida de lo posible).

Saludos.
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Finalmente he tenido que hacer otra placa ya que esta tenía problemas con los mosfet (jeje, problemas de usar el símbolo que no corresponde en eagle), ahora tengo la 1.1C que pienso usar como plataforma modular para horno o lo que se tercie, si la cosa sale bien subiré el software y esquemas por si interesa (aunque queda un largo camino).

Si me he percatado de un problema con uno de los MAX6675 y es que ocasionalmente la placa y siempre al arrancar empieza a consumir 110mA respecto a los 20 que consume normalmente y uno de los max (siempre el mismo) se empieza a calentar hasta quemar, pasados 15 segundos o menos de pronto vuelve a 20mA y se enfría, lo curioso del tema es que aunque cambie uno por otro siempre pasa al mismo y es ocasional, por contra puedo decir que respecto a las lecturas no falla nunca, es lo más extraño...... ¿puede ser que este max esté "defectuoso"? por si acaso tengo otros 2 de camino.
Por ahora estoy haciendo pruebas con el pwm para motores a ver si consigo quitar el ruido del switching, en principio con controlar el motor a más de 20Khz debería irse, pero no consigo resultados óptimos, si uso el divisor 0x001 para obtener 31Khz el pwm en cuanto pasa de 3 se queda al 100% ¿alguna idea al respecto?

Saludos.
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