Preheater IR 800W: optymalna odległość PCB 8x4cm od płyty grzewczej 18x18cm

Pytanie

jako odległość PCB 8x4cm od płyty grzewczej preheatera 18x18cm 800w proponujesz ustawić?

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Zacznij od dystansu 20–30 mm między dolną stroną PCB (8 × 4 cm) a powierzchnią grzewczą preheatera IR 18 × 18 cm / 800 W.
• Punkt startowy 25 mm sprawdza się w większości przypadków; koryguj ±5 mm na podstawie pomiaru termoparą.

Kluczowe punkty
• 20–30 mm zapewnia równomierny rozkład temperatury i bezpieczny gradient 1-2 °C/s.
• < 15 mm grozi przegrzaniem „hot-spotów”, > 35 mm wydłuża czas nagrzewania i rozrzut temperatury.
• Ustal dystans empirycznie – każda płyta i preheater ma nieco inną charakterystykę.

Szczegółowa analiza problemu

1. Charakterystyka układu
   – Preheater IR 800 W ma gęstość mocy ~2,5 W/cm².
   – PCB 32 cm² jest ~10× mniejsza od pola grzejnego ⇒ otrzymuje promieniowanie stosunkowo jednorodne.

2. Fizyczne podstawy
   – Natężenie promieniowania ∝ 1/d².
   – Przy d = 20 mm zwiększenie do 30 mm zmniejsza strumień cieplny ~1,5-krotnie, co łagodzi gradient bez nadmiernego wydłużenia czasu.

3. Profil temperaturowy
   – Ramp-rate 1-2 °C/s ⇒ 120-150 °C na całej płytce w 60-90 s (lut SnPb) lub 150-180 °C w 90-120 s (lut Pb-Free).
   – Termopara typu K w 2-3 punktach potwierdza rozrzut ±5-10 °C między centrum a krawędzią.

4. Rola mocy i dystansu
   – Moc ustaw 50 % początkowo; zbyt szybki przyrost → większy dystans lub niższa moc, zbyt wolny → odwrotnie.

5. Wyjątki
   – Preheatera kontaktowego (gorąca płyta, bez IR) używa się w „styk”, ale tylko gdy na spodzie PCB nie ma elementów wrażliwych i powierzchnia jest idealnie płaska.
   – Przy IR-quartz lub ceramicznych lampach ZAWSZE zostaw szczelinę, aby zapobiec lokalnemu przegrzaniu.

Aktualne informacje i trendy

• Nowe preheatery (Hakko FR-872, Pace PH100, Quick 870D) fabrycznie sugerują dystans 15-25 mm dla płytek < 100 cm².
• Coraz częściej stosuje się zamkniętą pętlę PID z czujnikiem IR lub termoparami klejonymi do PCB.
• Trend: hybrydowe preheatery IR+gorące powietrze, automatycznie utrzymujące ramp-rate niezależnie od dystansu.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Dystans wpływa na trzy mechanizmy: promieniowanie IR, konwekcję powietrzną i częściowo przewodzenie przez trzymające chwytaki.
• Analogią jest lampa grzewcza: odsuwając rękę o 10 mm czujesz wyraźną zmianę temperatury – PCB „czuje” to samo.

Aspekty etyczne i prawne

• RoHS – profile ≥ 230 °C dla lutów bezołowiowych; preheater zmniejsza szok termiczny i pęknięcia termiczne BGA.
• Bezpieczeństwo: oparzenia, opary topników – wymagany wyciąg lub filtr węglowy.
• Serwis sprzętu objętego gwarancją: producent może wymagać rejestrowalnych profili temperaturowych.

Praktyczne wskazówki

1. Zamontuj PCB centralnie nad płytą; użyj uchwytu z regulacją ±10 mm.
2. Termopara na górnej stronie, przesuwaj w kolejne punkty.
3. Utrzymuj ramp-rate < 3 °C/s; powyżej tej wartości zwiększ dystans.
4. Po dojściu do 120-150 °C zmniejsz moc, utrzymuj plateau 30–60 s przed punktowym dogrzaniem hot-airem.
5. Przy cienkich laminatach FR-4 0,8 mm rozważ dolne 25 mm; przy 2-warstwowych 1,6 mm możesz zejść do 20 mm.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Stary reflektor IR może mieć nierównomierny rozkład strumienia – skanuj kamerą termowizyjną.
• Aluminiowa folia ekranowa na newralgicznych elementach (złącza plastikowe) ograniczy promieniowanie bez znacznego pogorszenia konwekcji.
• Nie używaj szkła/ceramiki jako dystansu – pochłania IR i wydłuża czas nagrzewania.

Sugestie dalszych badań

• Symulacja CFD/IR dla różnych dystansów – darmowe narzędzia typu SimScale.
• Badanie wpływu koloru solder-maski (różna emisyjność) na rozkład temperatury.
• Testy na „dummy board” z czujnikami wtopionymi w wewnętrzne warstwy.

Krótkie podsumowanie

Optymalne, bezpieczne i powtarzalne nagrzewanie małej PCB 8 × 4 cm nad preheaterem IR 18 × 18 cm / 800 W uzyskasz przy dystansie 20–30 mm, najlepiej zacząć od 25 mm, monitorować temperaturę i skorygować w zależności od ramp-rate’u. Klucz do sukcesu to kontrola temperatury w czasie rzeczywistym, a nie sztywne trzymanie jednej wartości dystansu.