Расчет падения тепловой мощности на термопаде Опции

[daomsk]

Возникла проблема-расчет теплопотерь на термопаде переходного отверстия земляного полигона. Есть 2-сторонняя п/плата, 2мм, толщина меди 35мкм, есть термопад размером Ф1/Ф3 мм и четыре проводника внутри него - 1мм*0.25мм.
Требуется узнать, какая тепловая мощность потеряется на каждом из этих 4-х проводниках.
Этот расчет требуется для правильного выбор мощности паяльника.
Подскажите, плиз, кто владеет темой!

[Baser]

Это в ВУЗе задачку подкинули? А то на производстве никто такими вещами заморачиваться не будет. Плохо контакт прогревается - так подкинут температуры на паяльной станции

Рассчитать можно на короткий промежуток времени после касания паяльника, т.к. дальше пойдет растекание тепла на полигон, и процесс не будет равновесным, будет динамика зависящая от окружающей среды. Как эту фазу можно рассчитать - х.з.

А начальный момент - считайте по формуле теплопроводности. Нужна геометрия перемычек - она есть, и нужны температуры паяльника и окружающей среды (начальная темп. полигона) - это будут температуры двух краев перемычек.

И главное во всех ВУЗовских задачках - сначала нужно перечислить "н-дцать" упрощений и допущений, позволяющих применить эту формулу...

[daomsk]

Это в ВУЗе задачку подкинули?

Увы, на самом что ни на есть производстве. ПЗ прекратил приемку плат из-за плохого качества пайки, а технологи тут же нашли "причину"
Вот и приходится изгаляться, даром что я эти теплотехнические расчеты никогда не делал...

И в итоге когда у вас будут все входные данные (в том числе и температура плавления вашего припоя) взяв пару интегралов по площадям обоих процессов в сможете узнать время наступления теплового равновесия при котором припой полностью расплавится.

К моему глубокому сожалению, последний раз я брал эти самые интегралы ровно 44 года назад, и вспоминать как это делается, что-то не тянет
Просто я подумал, что в принципе, расчет термопадов где-то должен быть, ведь наверняка их размеры берутся не с потолка. Может, книга какая есть, или монография? Самому сочинять теорию как-то уже не тянет, мозги уже не те, что 44 года назад

Сообщение отредактировал daomsk - May 3 2017, 03:32

[Baser]

Увы, на самом что ни на есть производстве. ПЗ прекратил приемку плат из-за плохого качества пайки, а технологи тут же нашли "причину"

Ну, тогда хоть подробней опишите, про какие именно термопады идет речь.
В каких местах наблюдается "непропай". И какая технология пайки у вас применяется.

Есть же просто пайка выводных компонентов в отверстия и эти площадки окружены термобарьерами.
А есть термопады на "пузе" SMD микросхем. О чем речь?
А потом, чем сможем - поможем.

[daomsk]

Ну, тогда хоть подробней опишите, про какие именно термопады идет речь.
В каких местах наблюдается "непропай". И какая технология пайки у вас применяется.
Есть же просто пайка выводных компонентов в отверстия и эти площадки окружены термобарьерами.
А есть термопады на "пузе" SMD микросхем. О чем речь?
А потом, чем сможем - поможем.

Есть 6-слойная п/плата, на верхнем слое фигурный полигон GND, на нижнем стоит конденсатор. Конденсатор ч/з термопад соединяется с полигоном GND. Диаметр вывода 0.8 мм, отверстие в термопаде Ф0.9 мм, термопад внутр. диаметр 1.8 мм, внешний 3.8 мм. Внутренний пятак соединен с GND ч/з 4 проводника толщиной 0.25 мм, длина проводника соответственно 1 мм.
Паяют паяльной станцией ERSA, 60 вт мощности, температура пайки 270 гр., флюс ЛТИ.
Дефект проявляется в том, что после пайки место контакта выглядит неряшливо, что-ли: нет блестящей поверхности, присутствуют мелкие комочки припоя, как будто был недогрев.
До замены паяльных станций LUKEY702 на ERSA, все было Ок. ERSA проверили на хх и в работе, характеристики совпадают с LUKEY702.

Сообщение отредактировал daomsk - May 3 2017, 09:47

[Baser]

Есть 6-слойная п/плата, на верхнем слое фигурный полигон GND, на нижнем стоит конденсатор. Конденсатор ч/з термопад соединяется с полигоном GND. Диаметр вывода 0.8 мм, отверстие в термопаде Ф0.9 мм, термопад внутр. диаметр 1.8 мм, внешний 3.8 мм. Внутренний пятак соединен с GND ч/з 4 проводника толщиной 0.25 мм, длина проводника соответственно 1 мм.

Как я понял - конденсатор выводной? Еще неплохо бы знать его габариты. По его габаритам можно оценить его теплоемкость и тепловой поток, который будет идти по ножке при пайке
Но это все лирика, рассчитать можно, но практического смысла нет. Вам нужно активно наезжать на технологов, т.к. это их зона ответственности и разработчик тут не причем, поскольку конструкция типовая. Кстати, поглядите на формулу - если термобарьеров бы не было, вот там мощности были бы солидные.

Вот вам файлик  Thermopad.zip ( 2.22 килобайт ) Кол-во скачиваний: 55
, где простейший расчет тепловых потерь в начальный момент пайки. Они меньше 4 Вт. Дальше эти тепловые потери будут только уменьшаться, из-за нагревания полигона и снижении разницы температур. Тут не учитываются потери на нагрев платы и конденсатора, но если даже эту цифру увеличить в три раза, ничего принципиально не измениться.

Еще раз: пинайте технологов, т.к. эта проблема должна решаться их организационными мероприятиями, а именно:
проведением экспериментов и написанием технологической карты для операции пайки этого конденсатора, поскольку паять его в единой цепочке нельзя. Нужно увеличивать температуру жала и регламентировать время пайки (типа 5-8 секунд).

Но с люкеем таким же всё было Ок!

Станции могут отличаться массой (теплоемкостью) головки нагрева с жалом, расположением термодатчика и скоростью отклика регулирования при пайке. Может быть более медленный отклик и большая просадка температуры в начале пайки.
Опять же - нужно увеличивать температуру и время.