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Projekt : Dampfphasenlöten
Die Motivation für dieses Projekt war die Zeit und den Weg zum Printbestücker für Prototypen zu sparen.
Als regelmässiger Kunde mit Kleinserien kann ich dort Prototypen mit BGA oder ähnlich bestücken lassen.
Moderne IC Gehäuse haben immer häufiger Anschlüsse unter dem Gehäuse und sind daher für Hobbybestücker nicht mehr machbar. Der hier gewählte Ansatz ist auch für Hobbyisten machbar und hält die Kosten in Grenzen.
Die Basis des Dampfphasenlötens ist dass Dampf am kältesten Ort kondensiert und dort die Wärmeenergie bei der Kondensationstemperatur deponiert. Ausserdem ist Überhitzung ausgeschlossen. Das Glück ist uns hold und es gibt eine Serie von Flüssigkeiten die genügend hoch siedet. Ich waehlte hier Galden HT 230 einen Fluorkohlenwasserstoff mit Siedepunkt 230 Grad Celsius. Zum Vergleich schmilzt bleihaltiges Lot bei 188 Grad und Bleifreies bei 220 Grad. Dieses Galden HT230 ist eher teuer mit 80Euro pro Kilogram, was um einen halben Liter gibt. Die anderen Komponenten des Aufbaus sind einfach und günstig.
Das Heizelement ist von einem Wasserkrug und hat eine Anschlussleistung von 1600W bei 230Volt.
Es ist in einem Eisenring montiert, sodass es sicher in der Flüssigkeit bleibt. Die elektrische 230V Isolation ist aus Printmaterialabschnitten aus FR4.
Ein Becherglas, 3 Liter, hohe Form bietet die Temperturbeständigkeit neben der Transparenz, die eine visuelle Inspektion des Prozesses ermöglicht.
Die Kupferfolie sollte den Wärmeübergang oberhald der geplanten Lötzone verbessern. Sie ist möglicherweise unnötig, resp besser anders ausgeführt.
Als Träger für die Leiterplatten wurde ein Stück Lochblech aus rostfreiem Stahl gebogen.
Der Zusammenbau ist weder schwierig noch weltbewegend. Daher stecken wir den Stecher nun ein. Da die nominale Leistung des Heizelementes zu hoch wäre, verwenden wir hier einen variablen Transformer. Die optimale Leistung zum Aufheizen ist bei 110Volt und die optimale Leistung zum Warmhalten ist bei 80Volt.
Das Sieden ist interessant zu Beobachten. Der Dampf kondensiert an der kalten Wand und zeigt daher wie hoch die Dampfzone ist.
Die Höhe der Dampfzone ist Leistungabhängig. Je mehr Leistung, desto höher der Dampf. Ja, die Drähte sind unter Spannung. Es benötigt etwas Gewohnheit im Umgang mit Elektrizität um so arbeiten zu können. Ich werde mich nach wärmebeständiger Isolation umschauen muessen. - Das Problem wurde mittlerweise mit Glasröhren gelöst. Kein Bild dazu.
Ein letzter Blick auf die Apparatur.
Obgleich der Siedepunkt hoch ist, ist es eine flüchtige Substanz und muss daher nach Gebrauch in die Flasche zurückgefüllt werden. Sonst verdunstet es in ein paar Tagen und greift die Ozonschicht an.
Einer von vielen erfolgreich gelöteten Chips, ein Beinloser mit 0.5mm (20mil) Pin Distanz und
0.25mm (10mil) Bahnen. Das war mit dem Löteisen unmöglich von Hand zu machen.
Ich komme darauf zurück, wenn ich einen BGA oder so zu löten habe...
Die nächste Generation
An späteren Punkt wollte ich eine grössere Anlage um grössere Leiterplatten Löten zu können. Das Gefäss ist rostfreier Stahl, mit einem luftdichten Deckel aus der Nahrungsmittelindustrie. Die Heizung ist ein Array von Widerständen wo jeder mit 5W in Luft spezifiziert ist. Ich machte Versuche und fand jeder kann 30W in einer siedenden Flüssigkeit umsetzen. Diese Heizung könnte mit Thermoelementen an einem Controller automatisiert werden. Bisher kam ich mit einem Variac und manueller Einstellung durch.
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