Reflow-Ofen zum SMD-Löten im Eigenbau.

Ein handelsüblicher Pizza-Backofen wird mit einer Temperaturregelung versehen und zu einem SMD-Reflow-Ofen umgebaut.

Angeregt durch einen Artikel in der Externer LinkElektor 1/06 habe ich mir einen Pizza-Ofen zugelegt. Diesen gab es mit 2 Quarz-röhren mit jeweils 500W für rund 20€ im nächsten Supermarkt.
Ein erster Schmelzversuch mit einem Stück Lötzinn verlief schon mal negativ weil der eingebaute Thermostat schon vorher abgeschaltet hat. Das musste also erst einmal geändert werden.

Der Versuch das Gerät zu öffnen erwies sich als unerwartet schwierig: Anstatt vernünftigen Kreuzschlitzschrauben wurden alberne Dreiecksschrauben verbaut. Nach mehrmaligen abrutschen mit der Zange und 2 ruinierten Schraubenzieher-Klingen habe ich mich dann entschlossen, mir ein passendes Werkzeug zurecht zu feilen.

Damit war es dann kein Problem mehr an den Inhalt der Gerätes heran zu kommen.

Das DIY-Werkzeug zum öffnen des Ofens

Bild 1: Das DIY-Werkzeug zum öffnen des Ofens

Viel findet man im Inneren allerdings nicht: Ein paar hitzebeständige Kabel, ein einfacher Bimetall-Thermostat, eine mechanische Zeituhr und ein Schalter für Ober- und Unterhitze. Einfacher geht es wohl nicht.

Innenansicht des Backofens

Bild 2: Innenansicht des Backofens

Der Temperaturschalter wurde erst einmal überbrückt.

Zinn wird im Ofen zum schmelzen gebracht

Bild 3: Zinn wird im Ofen zum schmelzen gebracht

Ein weiterer Test wurde durchgeführt. Diesmal mit einer Platine die einseitig mit Verzinnungspaste bestrichen und auf der anderen Seite mit einem Stück Lötzinn belegt.
Nach ziemlich genau 4 Minuten wurde das Zinn flüssig. Ausgehend von 180°C Schmelztemperatur und 20°C Raumtemperatur ergibt sich also ein Temperaturanstieg von 0,66°C/s. Etwas wenig, aber mal schauen...

Platine mit Lötpaste

Natürlich musste ich das ganze auch mit einer "echten" Platine probieren. Auf die Pads für ein QSOP-Bauteil (Pinabstand 0,635mm) habe ich einfach eine kleine Lötpasten-Wurst gespritzt. Das Bauteil wurde dann mit der Pinzette aufgesetzt und grob ausgerichtet.

Platine im Ofen

Nach 4 Minuten im Ofen verfärbt sich die Lötpaste von grau nach silbrig glänzend und fängt an zu verlaufen.

Löt-Ergebnis

Das Bauteil hatte sich danach perfekt ausgerichtet. Allerdings gab es an 2 Stellen Brücken zwischen den Pins. Eine Nachbearbeitung mit Entlötlitze war also doch noch nötig. Anscheinend habe ich zu viel Lötpaste aufgetragen.

Auch wenn an den Platinen keinerlei Verfärbungen festzustellen waren, ist eine genaue Temperaturregelung sicherlich sinnvoll um Platine und Bauteile zu schonen.
In dem erwähnten Elektor-Artikel wird eine recht aufwendige Schaltung mit einem 8052-Microcontroller verwendet. Ich verwende stattdessen einen Atmel-Mega8 in Minimalbeschaltung. Die Temperaturmessung erfolgt einfach über eine 4148-Diode - diese Methode hatte sich schon beim Laminator bewährt.

Der umgebaute Reflow-Ofen

Die Platine der Laminator-Temperaturregelung wurde 1:1 übernommen. An Stelle des Motors wird hier die 2. Heizspirale angeschlossen. Die Software wurde zunächst auch übernommen. Diese muss noch erweitert werden, um das Anfahren eines Temperaturprofils zu ermöglichen.

4N4148-Temperatursensor

Als Temperatur-Sensor wurde wieder eine 4148-Diode verwendet. Diese wurde einfach mit den Anschlussbeinchen in hitzebeständiges Kabel gequetscht. Da es sich um flexibles Kabel handelt, wurde ein Stück Kupferdraht als Versteifung benutzt.
Da ich öfters mal danach gefragt werde: Hitzebeständiges Kabel findet man in Pizza-Öfen und Bügeleisen-Anschlussleitungen.

Temperaturkurve des Ofens, 180°C Sollwert

Hier mal eine Temperaturkurve des Ofens mit 190°C Sollwert.
X-Achse: Zeit(s), y-Achse: t (°C), Klappe geöffnet nach 230s.

Temperaturprofil zum SMD-Löten mit Preheat, Flux Activation, Reflow und Cool-Phase

Die Software unterstützt inzwischen auch Temperaturprofile. Hier das Ergebnis eines Testprofils mit Vorheiz-, Flußmittelaktivierungs-, Reflow- und Abkühl-Phase. Das Temperaturprofil wurde den "Reflow Soldering Guidelines" zum BGA löten von Altera entnommen. Wie beim Laminator sollte die Temperatur vorher kalibriert werden.

Bauteilkosten: ca. 35,- € inkl. Pizza-Ofen ;-)

to be continued...

Sicherheitshinweis:
In der Schaltung wird mit Netzspannung von 230V gearbeitet - Lebensgefahr !!!. Es ist höchste Vorsicht geboten !
Es versteht sich von selbst, dass ein derart modifiziertes Gerät nicht ohne Aufsicht betrieben werden darf. Benutzung wie immer auf eigene Gefahr.

reflow.zip (10 KB) - Quellcode (GPL, non commercial)
Der Schaltplan, Layout und Stückliste ist mit der Laminator-Regelung identisch und dort zu finden.

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