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

[ikm]

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.

Ааа, вот,что вы называете термопад: это просто сквозное отверстие на полигон. В котором металлизированное отверстие 0,9мм, поясок контактной площадки шириной 0,45мм, зазор между полигоном и пояском КП 1мм, соединение с полигоном через 4-е моста шириной 0,25мм. Тут 60 Вт должно хватать с запасом, вот только какое жало стоит у монтажника, для выводных элементов должно быть не менее 3мм. Если монтажнику лень менять жало, для одного элемента, можно делать предварительный воздушный подогрев до 150 градусов. Но мне кажется что просто монтажник торопится, мало держит и не прогревается сама нога конденсатора.

[daomsk]

Ааа, вот,что вы называете термопад: это просто сквозное отверстие на полигон.
Тут 60 Вт должно хватать с запасом, вот только какое жало стоит у монтажника, для выводных элементов должно быть не менее 3мм. Если монтажнику лень менять жало, для одного элемента, можно делать предварительный воздушный подогрев до 150 градусов. Но мне кажется что просто монтажник торопится, мало держит и не прогревается сама нога конденсатора.

Да, там жало типа Т3 и стоит. Насчет подогрева я уже сказал, попробуют. Но с люкеем таким же всё было Ок! Мне расчет потерь и нужен для того, чтобы носом натыкать технологов. Пусть копают, а не занимаются отписками!

Сообщение отредактировал daomsk - May 3 2017, 10:19

[ikm]

Да, там жало типа Т3 и стоит. Насчет подогрева я уже сказал, попробуют. Но с люкеем таким же всё было Ок! Мне расчет потерь и нужен для того, чтобы носом натыкать технологов. Пусть копают, а не занимаются отписками!

Какое именно Т3, есть типа шлица Т-3,2D, а есть усеченный цилиндр Т-3С. Последнее не очень для выводного монтажа. Для выводов я бы рекомендовал Т-RT. На счёт люкеея, у нас монтажники смт паяют на температуре 350+, хотя я саломоном на 260 это же паял. Замерьте температуру кончика жала, может нет там у Вас 270 град.С?

[daomsk]

Какое именно Т3, есть типа шлица Т-3,2D, а есть усеченный цилиндр Т-3С. Последнее не очень для выводного монтажа. Для выводов я бы рекомендовал Т-RT. На счёт люкеея, у нас монтажники смт паяют на температуре 350+, хотя я саломоном на 260 это же паял. Замерьте температуру кончика жала, может нет там у Вас 270 град.С?

Да, жало стоит типа шлица. Температура определена тех. картой, проверяется ПЗ и монтажницей на калиброванном измерителе. Сам мерил, 270+-2 гр. В начальный момент падает до 264-266 гр. (калиброванный пирометр). Ч/з 2 сек. уже 270 гр.

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

Да керамический выводной, длина выводов 15 мм, длина кондера 20 мм, диаметр 12 мм.

Вот вам файлик [attachment=106960:Thermopad.zip], 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.

Спасибо большущее! Показал технологам, те ничего внятного не сказали, просто сменили эрса на люкей, и всё пошло как по маслу
Но я постараюсь разобраться почему эрса так плохо паяет - вообще-то она классом выше люкея и раньше жалоб на нее не было...

[ikm]

Показал технологам, те ничего внятного не сказали, просто сменили эрса на люкей, и всё пошло как по маслу
Но я постараюсь разобраться почему эрса так плохо паяет - вообще-то она классом выше люкея и раньше жалоб на нее не было...

Но вы же понимаете,что чудес не бывает. Замерьте, теперь температуру ЕРСА на конце жала, возможно там больше?