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基板の自作

簡易な温度制御装置の自作(オムロンの温度調節器、オーブントースターを使ったリフロー、プリベーク、ポストベーク)

投稿日:2015年1月11日 更新日:

<2017年10月>以下、結局あきらめましたが、温度制御の方法としては自信があります。

去年より、感光剤のfppr-200を使って、
基板を作ることの試行錯誤を繰り返しているが、ようやくめどが立ってきた。

その中で、「無電解メッキとフォトレジストを用いた鏡の作成」(向井知大・小畠りか・大場茂)慶応大学のpdfが参考になり、
とりわけプリベークが大事であることが分かった。
この記事によると、一般に行われているドライヤーでは、不十分という説明があり、
実際私が試してみて、レジストの本体部分が流れてしまうのに悩んでいたところ、
いわゆるオーブントースターリフローと同じ方法でやってみると、レジストが頑丈になった。

プリベークが大事であることを理解した。
適当に焼いてみると(おそらく200度になっていたかもしれないが)、
感光した基板が、まったく現像できないぐらい頑丈になった。
そこで、温度制御が必要になり、手製の温度制御装置を取り出した。。。

というわけで今回は、温度制御装置について、説明する。
fppr-200の仕様書によれば、プリベーク、ポストベークの要求がされている。
プリベークは、現像前に焼く。ポストベークは、現像後、エッチング前に焼く。
リフローは、はんだペーストを基板に塗り、部品をその上において、温度制御すると、
はんだ付けが出来上がるというもの。ネット上にごろごろ情報が転がっている。

しかし、どれもこれも難しい説明が多い。
中には、マイコン仕掛けで、蓋が開くようになっているものもある。
トランジスタ技術2007年1月号(図書館へ)などもも、マイコンを使っている。
しかし、基板作成という入り口のところで、時間をかけたくない。
もっと簡易にできないかと思って、自作というほどではないが、
マイコン不要の以下の装置を昔に自作した。

<装置概要>

 

この制御装置は、制御対象の電源入力源をソリッドステートリレー(SSR)で、on,offして制御する。
これによれば、サーモスタットよりも高精度な制御が出来る。

・注意:まず断わっておくが、オーブントースターのコンセントは、
他の高電力の電気装置、例えばファンヒーターなどと、タコ足にしないこと。

タコ足の容量は、たいてい1500Wなので、容量オーバーとなることに注意する。
今の季節はとくに注意が必要。
また、終わったら直ちに2つのコンセントは、抜いておく。

・温度制御装置は、オムロンなどのものをヤフオクで入手する。
3000円ぐらいからある。
昔の取説を入手して、ソリッドステートリレー対応のものを入手する。
・間違っても、リニアー制御のみの機能のものを入手してはならない。
・上の欄が、現在温度、下の欄が目標温度を表している。
・リフローでは、温度がプリの温度があるので、設定温度が複数あるものが好ましい。
150111_1402~01.jpg

ソリッドステートリレーは、交流電源を制御する巨大なモスFETといった内容であり、
制御対象の電源のオンオフを、12Vなどの制御入力線の0V、12Vで制御する。

・これにより、制御対象にコントローラがなくても、
外部からその電源入力をオン・オフして、温度制御できる。
・制御入力線の電圧、温度制御装置によりけりで、5Vのものも存在したと思う。
・ソリッドステートリレーは、制御対象のワット数で、容量が決まる。
1200ワットなら、12A必要となるが、余裕を見て、倍のものを購入する。
ヤフオクで25Vのものを、500円ほどで入手した。
リレーの入力側も、購入する温度制御装置の出力電圧を超えないものを、選択する。
150111_1403~01.jpg

制御対象として、オーブントースターが必要となる。
・オーブントースターでなくても、原理的には、はんだのコテ先でも制御できる。
・オーブントースターは、遠赤のものを入手した方が、立ち上がりが速い。
遠赤対応のものは、ランプの色が黄色い。
下の写真では、上のランプが(見えないが)黄色、下が白である。
・オムロンの装置では、制御の間隔を5秒などと変えられるが、あまり短くすると、
間合いが短すぎて、そもそも電源が入らず、温度が上がらない。
これも、立ち上がりの速度、ひいては温度制御の精密さと関係する。
・なお、サーモスタットは、220度から起動し、170度に下がると、オンになる。
→あまりに制御が雑なので、内部をこじ開けて短絡しておく(自己責任でお願いします)。
・また、コンベクションオーブンは、プリベーク時に、熱風でゴミを吹き付ける懸念がある。
・ちなみに、遠赤は、内部が反応して熱が出るので、
リフローとしてはひずみが大きくなるので、
熱風で制御する方が好ましいという話をネット上で見たが、あまりこだわらない。

熱電対:リフロー用に、300度に耐えるもの。
ヤフオクで1200度に耐える物を入手した。RSでも入手できる。
・熱電対の先は、手でねじっておき、
オーブンの皿の上付近に来るように挿入する(固定するまでもない)。
150111_1401~01.jpg

延長コードを2つ。
・1つは、制御対象に接続するものであり(写真の白いもの)、
延長コードを改造して、延長コードのくっついた2本の電線のうち、1本のみを
オスコンセント側付近で切断し、皮を剥き、
ソリッドステートリレーのロード端子につなぐ。
・1つは、温度制御装置の電源であり、メスプラグ側を切断して、皮を剥き、
温度制御装置の電源「100Vto240V~」につなぐ。
・下の図で、白いのが延長コード、黒いのが、オーブントースター。
150111_1404~01.jpg

・温度制御装置の端子の接続の仕方150111_1405~02.jpg
装置の後ろに、端子の説明があり、端子台に振られた番号と対応している。
この例では、100TO240Vという両端を、
温度制御装置の電源コード(延長コードを改造)につなぎ、
OUT1(12VDC+-)というのを、ステートリレーのINPUTに接続する。
17,18端子(+-フィラメントマーク)を、熱電対に接続する。
150111_1405~01.jpg

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