TehnoStation

После анонса и первых испытаний паяльной станции IR102.01, было решено заменить пиродатчик для измерения температуры с углом обзора 90гр на датчик с меньшим углом обзора – 5гр.

Цель данных испытаний определить пригодность пиродатчков для контроля температуры в процессе инфракрасной пайки BGA чипов.

Для испытаний взял ту же плату. В настройках установил оба датчика – пирометрические. Датчики направил на плату в одном месте. Нижний с углом обзора 90гр перпендикулярно плате на расстоянии 10-15мм, верхний (с углом обзора 5гр) под углом около 45гр к плате на расстоянии 40-50мм.

В пункте меню по температуре была разность показаний 1-2гр. Считаю это приемлемым, так как там все-таки идет округление и на самом деле разница может быть всего в 1гр.

Еще одной причиной этой разницы может быть короткое включение нижнего подогревателя во время включения станции (самотест), в результате которого плата получила немного излучения и прогрелась. Нижний датчик измеряет большую область, в которую попадают детали, которые еще не успели нагреться, отсюда и меньшие показания.

Запустил «Ручной режим» > «Нижний подогрев», чтобы понаблюдать за показаниями датчиков.

В ходе нагрева значительных разностей в показаниях двух пиродатчиков не было выявлено.

Датчики перемещал по плате, чтобы сравнить показания.

Разница между датчиками была незначительная, только в месте установки чипа, где было много припоя, температура определялась ниже чем на остальной поверхности платы.

Тут я обрадовался, но ненадолго. В этом опыте был использован только нижний подогреватель инфракрасной паяльной станции. Ситуация резко изменилась, когда я включил верхний излучатель – температура резко подскочила вверх, причем на обоих датчиках. Это я предполагал, но не думал, что настолько. Явление вызвано отражением инфракрасных волн, излучаемых верхним подогревателем, от платы. Еще к этому нужно добавить, что любое инфракрасное излучение сначала и больше прогревает поверхность тела, с которой пиродатчик и получает излучение. То есть плата может быть еще холодная, а тонкий слой поверхности платы может уже прогреться от излучения.

В случае с термопарой такого эффекта нет по двум причинам: во-первых, термопара, чтобы прогреться должна забрать какое-то количество тепла с поверхности, во-вторых если термопара находится в термопасте, на нее не попадает излучение. А если и попадает, то в виду хорошего термоконтакта с платой (по термопасте) распределяется по ней, тем самым замеряя более истинное значение температуры на плате.

Для полноты эксперимента установил в настройках датчик низа — термопару, а для верха оставил пиродатчик с малым углом обзора, с целью сравнить разности показаний двух разных типов датчиков.

Термопара была установлена в место установки чипа и нанесена термопаста, туда же направлен пиродатчик.

Совет: не используйте КТП-8 из того тюбика, что на фото –твердая, кладется комками. Очень хорошо справилась с задачей дешевая термопаста с алиэкспресс:

В главном меню пиродатчик показал температуру меньше на 2гр чем термопара.

Прогрев низом не дал больших разниц в показаний на малой температуре (до 120гр) , а далее разность начала расти вместе с ростом температуры. При температуре около 140гр, разница составила почти 10гр!!

Термопару пробовал переставлять в разные места, используя разные термопасты (большой разницы температуры не было). Так же переставлял пиродатчик в разные точки платы (тут значения менялись очень сильно).

Все эти явления объясняются наличием или отсутствием деталей и припоя в месте снятия показаний. Если пиродатчик направить на поверхность платы где нет металла – разница значительно сокращается и становится почти приемлемой. Если пиродатчик направлялся на отверстие в плате, то попадал в поле излучения нижнего подогревателя и значения подскакивали.

И разумеется, самое интересное произошло, когда включил верхний излучатель. Термопара начала показывать постепенный рост температуры, а пиродатчик – показал рост на 80гр сразу после включения излучателя (отражение инфракрасного излучения). Тут необходимо поставить точку в целесообразности использования пиродатчика для контроля температуры чипа в процессе пайки.

Вывод:

В проведенном эксперименте было выяснено, что на отклонения в показаниях пиродатчика влияет много фактров: большое количество припоя (в том числе и металлических деталей) в месте измерения,  отраженное или прямое излучение от нагревателей, цвет платы.

Само по себе использование пиродатчика очень удобно и достаточно точно только в случае использования его, исключая выше приведенные факторы.

Поэтому было решено в новой станции оставить датчик с углом обзора 90гр. Таким образом инфракрасная паяльная станция IR102.01 будет иметь две термопары и один пиродатчик, причем в настройках можно на каждый канал (верх или низ) указать любой из датчиков.

Пиродатчик можно установить для контроля температуры платы, так как для этих целей он отлично подходит. Устанавливать его над поверхностью платы на расстоянии 10-15мм подальше от излучателей, так же контролировать попадание на него прямого излучение нижнего нагревателя через отверстия на плате.

Пиродатчик можно установить для контроля температуры верха для задач где нет негативно влияющих на него факторов. Например, для сушки чипа можно класть чип, сверху ставить верхний излучатель, контроль вести с другой стороны чипа. То же самое при накатке новых шаров: устанавливается чип в приспособление с трафаретом и шарами, сверху направляется верхний нагреватель, а снизу на чип направляется пиродатчик. В таком использовании он просто незаменим, так как использование термопары затруднительно и неудобно следить за ее контактом с чипом, а сверху ее не поставить.

Все это необходимо было сделать, чтобы убедиться в том, как себя ведут пироэлементы в таких процессах. В сети можно найти фото как используют пиродатчики для контроля температуры чипа, только нет положительного опыта работы с ними на инфракрасных паяльных станциях.

Теперь можно подвести итог: пиродатчик годится — для контроля температуры платы, не годится – для контроля температуры чипа на плате во время работы верхнего нагревателя.

Станция IR102.01 будет дальше совершенствоваться и вскоре будет опубликована статья с новыми функциями и их подробным описанием.