Technik > Tech-Talk Design & Konzepte

Müller Classic: Die Baubeschreibung

(1/7) > >>

mac-alex_2003:
Hallo zusammen,

wie bereits in "Müller Classic: Das Konzept" angekündigt werde ich hier den Aufbau des Classic für alle Interessierten über die nächsten Wochen Schritt für Schritt begleiten.

Der Aufbau das Amps erfolgt klassisch auf Eyelet-Boards ohne jegliche Leiterplatten. Auf Silizium wurde weitestgehend verzichtet, im Signalweg ist gar keines vorhanden. Lediglich die Dioden und AQYs zum Stummschalten sind davon ausgenommen.

Die Unterlagen versende ich gerne per mail.

Bzgl. Fragen und Antworten würde ich es gerne wie Joachim beim SLO-Thread halten. Bitte stellt diese in Müller Classic: Das Konzept

Viele Grüße und viel Spaß beim Mitlesen,
Marc

mac-alex_2003:
Und hier im Anhang findet Ihr die Stückliste.

Die ersten Teile treffen die Tage jetzt ein, das Chassis von mm4u ist nach 4 Arbeitstagen bereits eingetroffen in einer sehr guten Verarbeitungsqualität. Anbei noch ein Foto hiervon.

Viele Grüße,
Marc

Bitte stellt Fragen und Antworten in "Müller Classic: Das Konzept"

mac-alex_2003:
Da für einen großen Teil des Amp-Bauens das Weichlöten benötigt wird, möchte ich an dieser Stelle bevor es losgeht einmal auf die Grundlagen des Lötens hinweisen.

Das (Weich-)Löten

Wir beschäftigen uns hier lediglich mit dem Weichlöten unter 450°C, im Gegensatz zum Hart- oder Hochtemperaturlöten.
Das Löten wird zur dauerhaften Verbindung zweier Metalle verwendet, um sowohl einen mechanische Verbindung, also auch eine elektrische zu erreichen. Hierbei wird das Lot als Verbinder augeschmolzen und bildet mit seinem Partner eine intermetallische Phase, in der das flüssige Lot in die Grenzflächen hineindiffundiert.

Ideale Partner zum Löten sind Kupferflächen. Da diese jedoch einer raschen Oxidation ausgesetzt sind würden sie jedoch bald nicht mehr lötbar sein. Für eine günstige Massenfertigung gibt es die OSP-Oberfläche, die organsiche Passivierung, die jedoch nur kurzzeitig (bis 6 Monate) Schutz gewährt.

Standard ist die HAL (hot air leveling) Verzinnung mit SnCu. Dabei wird die Leiterplatte mit flüssigem (bleifreiem) Lot benetzt und mit heißer Luft abgeblasen. Dadurch bleibt eine dünne Lotschicht als Korrosionsschutz bestehen.

Eine noch bessere Oberfläche stellt chem. Nickel/Gold dar. Dabei dient üblicherweiße noch Chrom als Haftvermittler zwischen dem Kupfer und dem Nickel. Das Gold wird ausschließlich als Korrosionsschutz aufgebracht und löst sich beim Löten im Zinn auf.

Um ein metallische Verbindung des Lotes mit der Leiterplatte oder den Bauteilen zu erreichen, müssen alle Flächen frei von Verschmutzung und Oxiden sein. Hierzu wird vor dem Löten Flussmittel aufgebracht, was bis zur Verbindung der Metalle einen Korrosionsschutz bietet.

Im normalen Lötbereich werden ausschließlich eutektische Löte eingesetzt, bei denen alle Legierungsbestandteile bei der selben Temperatur schmelzen. Bei den normalen bleihaltigen Loten liegt dieser bei ca. 180°C, bei bleifreien bei ca. 220-230°C, je nach Legierung. Es gibt jedoch auch Sonderlote, die z.B. bei 118°C bereits schmelzen. Diese besitzen dann exotische Bestandteile wie Indium und liegen bei einem Grammpreis von übre 18€ (zum Vergleich Gold: 16,50€).

Eine gute Lötstelle kann dabei an einem guten Verlauf des Lotes auf den Bauelemente-Pins und den Leiterplatten-Pads erkannt werden. Dabei bildet das Lot einen sauberen runden Übergang zwischen Pin und Pad, den Meniskus. Unzureichendes Benetzungsverhalten lässt z.B. auf schlechtes Flussmittel, zu kalten Temperaturen oder oxodierte Leiterplattenoberflächen schließen. Bleihaltige Lote erstarren in der Regel glänzend, bleifreie eher matt, was dem Laien auch das Erkennen von kalten Lötstellen bei bleifreiem Lot erschwert. Für den Heimgebrauch ist daher bleihaltiges Lot meist besser geeignet.



Die Verfahren

Die gängigen Lötverfahren in der Industrie sind:

- Reflowlöten(Konvektionslöten):
Wird hauptsächlich im SMD-Bereich, inzwischen beim Pin-in-Paste-Verfahren auch bei bedrahteten Bauelementen eingesetzt. Hierbei wird das Lot mit dem Flussmittel (ca. 11% Gewichtsanteil, ca. 50% Volumenanteil) vermischt als Paste mittels Schablonendruck aufgebracht. Die Bauelemente werden in die Paste gesetzt und halten lediglich durch Adhäsion bis zum Löten. In einem Heißluftofen wird die Temperatur langsam (max. 3K je sek.) auf ca. 140°C aufgeheizt, um die Flussmittel zu aktivieren. Anschließend wird weiter bis über Liquidus erhitzt. Ein Overhead von ca. 20°C - 30°C hat sich dabei bewährt. Dies ist jedoch stark abhängig von den eingesetzten Bauelementen und deren Maße. Schwere Bauelemente ziehen stark die Hitze ab und verhindern damit eine ordentliche Lötstelle. Die Löttemperatur sollte dabei mindestens 20 sek. über Liquidus bleiben. Anschließend wird mit max. 6°C/sek. abgekühlt. Größere Temperaturgradienten führen z.B. zum explosionsartigen Verdampfen des Flussmittels und Lötperlenbildung.

- Schwalllöten
Das Schwalllöten wird für bedrahtete Bauelemente oder für diese in Kombination mit aufgeklebten SMD-Bauteilen verwendet. Die bestückten Leiterplatten werden mit flüssigem Flussmittel besprüht und anschließend zur Aktivierung aufgewärmt. Anschließend werden sie über eine sprudelnde Lötwelle gezogen, die für das Verlöten und den Durchstieg des Lotes in die Bohrungen der Leiterplatte sorgt. Oft sorgt je nach Anlagenhersteller eine zweite glatte Welle dafür, das entstehende Lötperlen abgezogen werden. Anders als beim Reflowlöten ist ein Vermeiden von Oxidation beim Löten immens wichtig. Beim Reflowlöten sind die Oberflächen während der gesamten Zeit im Ofen durch das Lot benetzt und vor Oxidation geschützt. Beim Schwalllöten besteht der Schutz lediglich aus dem Flussmittel. Ist dies zu früh verdampft, kommt es wiederum zur Oxidation der Pads durch die erwärmte Luft. Zur Vermeidung wird der Bereich rund um die Lötwelle mit Stickstoff begast, bei guten Lötanlagen wird sogar der gesamte Vorheiztunnel geflutet. Der Restsauerstoffgehalt schwankt dabei zwischen 1000ppm am Tunneleingang bis runter auf 250ppm über der Lötwelle. Vergleiche zwischen 250ppm und 500ppm zeigen eine immense Lötperlenbildung und ein deutlich schlechteres Benetzungsverhalten auf.

- Dampfphasenlöten
Die vorgeheizte Leiterplatte wird in einen Dampf abgesenkt, der eine definierte Temperatur von meist knapp über Liquidus besitzt. Da Dampf Energie deutlich besser überträgt als ein Gas, werden versteckte Lötstellen (z.B. bei BGAs) oder massereiche Bauelemente deutlich besser gelötet. Nachteil ist jedoch der hohe Temperaturgradient beim Aufheizen, weshalb dieses Verfahren für kleine Baugruppen weniger geeignet ist.

- selektives Stempellöten
Hierbei wird ein Tigel mit flüssigem Lot von unten an bestimmte Pins herangefahren. Dies ermöglicht eine zweiseitige SMD-Bestückung mit Reflowlöten in Kombination mit bedrahteten Steckverbindern. Dabei können die qualitativen Vorteile des Reflowlötens gegenüber dem Schwalllöten (Fehlerhäufigkeit ca. 1/3) erhalten bleiben.

- selektives Miniwellenlöten
Geht in die selbe Richtung wie das selektive Stempellöten. Dabei wird ein kleiner sprudelnder Lötstrahl an einzelne Pins herangefahren. Ersetzt mitunter das Handlöten und kann für massereiche Verbindungen eingesetzt werden.

- das Handlöten
Wird in der Kleinserie und für bedrahtete Bauelemente verwendet. Im SMD-Bereich nur bei Nacherbeit oder im Hobby-Bereich eingesetzt. Dabei werden beide (!) Partner zuerst gemeinsam aufgeheizt bevor das Lot zugeführt wird. Handelsübliche Lotdrähte haben dabei Flussmittelanteile, die die Oberflächen deoxidieren und aktivieren. Werden vor allem massereiche Pins oder dicke Steckverbinder zu kurz erhitzt, entstehen kalte Lötstellen (siehe oben). Die optimale Löttemperatur an der Lötstelle liegt ebenfalls ca. 20-30K über Liquidus, d.h bei bleihaltigem Lot bei ca. 210°C, bei bleifreiem Lot bei 250°. Um diese Temperaturen erreichen sollte der Lötkolben auf ca. 320°C/350°C eingestellt werden. Geht man darüber, so verdampfen die Flussmittel zu schnell und es wird keine ausreichende Oberflächenbenetzung erreicht. Um massereiche Teile zu löten ist es daher besser, zusätzlich Lötmittel auf die entsprechende Fläche zu geben. Diese sind jedoch mitunter sehr aggressiv (z.B. Abietinsäure, Salzsäure, Ammoniumchlorid, Kolophonium).


Nachdem heute wieder drei Päckchen angekommen sind, geht es dann bald mit dem Bohren und dem Aufbau los.  ;D

Bitte stellt Fragen und Antworten in "Müller Classic: Das Konzept"

Viele Grüße, Marc

mac-alex_2003:
Es geht los!   ;D ;D ;D

Bis auf ein paar Kleinigkeiten und die Trafos sind nun alle Teile da. Ganz schön viel geworden.

Das Chassis

Das Chassis ist aus 2mm Aluminum. Mehr oder gar aus Stahl wäre eine unnötige Arbeitserschwerung. Wir haben heute zu zweit schon 4 Stunden gebohrt für die Leiterplatten und das Chassis ...

Zum Bohren sowohl der Leiterplatten als auch des Chassis werden die Bohrschablonen (stell ich die Tage noch ein, es fehlen noch ein paar Löcher) auf die Flächen geklebt. Danach ankörnern und losbohren  ;D

Die Sockeldurchmesser habe ich etwas größer gewählt (20mm statt 19mm bei den Novalsockeln), um etwaige Ungenauigkeiten beim Bohren auszugleichen. Bohrt man absolut die exakten Durchmesser, passt es garantiert nicht.

Sowohl die Sockellöcher als auch die für die 35mm Elkos haben wir mit einem Stufenbohrer gemacht, das ging recht gut. Die sichtbaren Seiten sollte man immer bekleben beim Bohren, sonst verkratzt es. Nichts desto trotz sind ein paar kleine Streiferchen beim Entgraten reingekommen. Allerdings sieht man im verbauten Zustand nichts mehr davon, von daher ist es nicht ganz so schlimm.

Die Bohrungen an Front- und Rückseite habe ich auch ca. 0,2mm größer gewählt, um Ungenauigkeiten gegenüber den CNC-gefrästen Frontplatten auszugleichen. So genau geht es leider von Hand nicht.

Am Schluß geht es dann ans Entgraten. Man sollte nicht glauben, welche Graten bei den großen Löchern entstehen können! Unglaublich!

Auf der Oberseite der Chassis sind einige Senklöcher vorhanden. Dort werden später die Trafos darüber montiert. Normale Schrauben hätten dort kein Platz, daher Senkkopfschrauben.


Die Leiterplatten

Die Leiterplatten sind aus 3mm Epoxy-Platten, was ausreichend Stabilität gibt. Beim Bohren ist es wichtig, die Drehzahlen recht hoch (>2500) zu wählen, da sonst Ausbrüche entstehen können.

Die Löcher für die Bolzen-Schrauben sind 3,2mm, um auch wieder ausreichend Spiel zu erhalten. Die für die Eyelets 2,9mm, die für die 1mm Aderendhülsen liegen bei 1,7mm. Damit halten die Ösen alle nach leichten Reinklopfen mit dem Hammer sehr gut. Die Eyelets schließen bündig mit der Unterseite ab, die Aderendhülsen ragen 2-3mm untern heraus. Dort werden später die Anschlüssedrähte um die Ösen herumgewickelt.


Die Elko-Schellen

Leider haben die Elkos von TAD anstatt der angegeben 35mm lediglich 34mm Durchmesser, weshalb sie in Dirks 35mm-Klammers nicht ausreichend Halt finden. Das ist jedoch sehr einfach dadurch zu beheben, dass die Elkos an der entsprechenden Stelle mit Tesa umwickelt werden. Das verschwindet später unter den Klammern und ist nicht mehr sichtbar (siehe Foto).

So, soviel für heute.

Viele Grüße,
Marc

Bitte stellt Fragen und Antworten in "Müller Classic: Das Konzept"

mac-alex_2003:
Hallo zusammen,

bin heute noch etwas zum Schrauben gekommen ...

Das Chassis - die Oberflächenveredelung

Nacktes Aluminium hat den Nachteil, dass es recht schnell oxidiert und extrem empfindlich gegen Flecken, vor allem Fingerabdrücke und andere fettige Mittel, ist. Reines Alu wird daher sehr schnell unansehnlich und ist nicht mehr sehr schön. Auch die Oberflächenstruktur des gewalzten Alus ist zwar nett, entspricht aber nicht meinen Vorstellungen eines schönen Chassis. Ziel ist es daher, eine leichte Bürststruktur aufzubringen und die Oberfläche zu versiegeln.

Schritt 1:
Extrem wichtig ist eine sehr glatte und gratfreie Oberfläche. Um dies von Anfang an eigentlich vorhandene Fläche zu erhalten, hilft es, die zu bearbeitenden Flächen vollflächig mit einem rückstandsfrei entfernbaren Klebeband zu schützen. Beim Bohren entstehende Grate können die Oberfläche daher nicht so schnell verletzen. Sind doch Kratzer entstanden, diese mit einem sehr feinen Schleifpapier (>1000er Körnung) ausschleifen. Vorher müssen jedoch alle Grate an den Bohrungen sauber entfernt werden. Macht man das nicht, so verschleppt man bei Schritt 2 Späne und zerstört die erst geschliffene Oberfläche wieder

Schritt 2:
Jetzt ist es Zeit die Oberflächenstruktur einzubringen. Mit einem feinen Schleifschwamm die Oberfläche in langen gleichmäßigen Zügen anrauhen. Wichtig ist es, die Schliffe absolut parallel auszuführen, da es sonst schnell wie gewollt, aber nicht gekonnt aussieht. Die Front- und Rückseite habe ich nicht weiter behandelt, da dort Frontplatten draufkommen. Feine Kratzer lassen sich so auch entfernen.

Schritt 3:
Die fertige Oberfläche ist nun noch empfindlicher gegen Fingerabdrücke und Schmutz. Auf die Idee zu kommen, dies nun so zu lassen, sollte man besser nicht kommen. Es gibt nun mehrere Möglichkeiten, die Oberfläche zu versiegeln:

Möglichkeit 1 (die normale):
Eine dünne Klarlackschicht bietet ausreichend Schutz.

Möglichkeit 2 (meine  ;D):
Man lässt das Chassis klar eloxieren. Dadurch entsteht ein schöner matter Glanz und das Chassis ist auch gegen Stöße durch die harte Oberfläche geschützt. An den anhängenden Fotos kann man das recht gut erkennen.


Die Montage

Die TAD-Sockel haben genau wie die TT-Sockel das Problem, dass bei normalen M3-Schrauben diese recht schräg verlaufen. Joachim hat dies wenn ich mich richtig erinnerne ja mit Schrauben mit kleineren Köpfen gelöst. Die TAD-Sockel bieten die Vorteil, dass sich die Schraubenaufnahme etwas hinbiegen lässt. Die Schraube einfach durchstecken und gerade ziehen und es passt.

Ein der beiden Novalsockel-Schrauben ist etwas länger, da die Fahnen für die Massestützpunkte noch angeschraubt werden müssen. Wichtig ist bei eloxierten Aluchassis, dass stets eine Zahnscheibe direkt auf dem Alu ist, die die Eloxalschicht durchbricht und eine gasdichte Verbindung herstellt. Ob es mit Kontaktscheiben funktioniert kann ich leider nicht sagen. Nach der Montage der Sockel sollte die Masseverbindung geprüft werden. Hierzu nimmt man ein herkömmliches Ohmmeter und misst mittels Kurzschließen der beiden Messspitzen den angezeigten Widerstand. In meinem Fall waren es 0,8Ohm. Den selben Widerstand sollte man auch zwischen den Massestützpunkten und dem Schutzerdeanschluss messen, was dann einer Verbindung mit 0 Ohm entspricht.

Den horizontal eingebauten Elko werde ich evtl. noch etwas tiefer legen  ;D, da er sehr knapp unter der Chassiskante erst aufhört.

An den beiden radialen Becherelkos am Netzteil sind zwei weitere Massepunkte angelegt: Endstufemasse am Ladeelko, Abzweig zum Booster-Elko am ersten Pufferelko. Preamp, FX-Loop und PI haben ihre eigenen Massepunkte, deren Potential übers Chassis mit den beiden anderen abgegelichen wird.

Das Pilotlight sollte man um 90° verdreht einbauen, da sonst der Halter sehr nahe an die Elkoanschlüsse kommt.

Die beiden Kathoden-Rs der Endstufe sind direkt ans Chassis geschraubt und können damit jeweils 50W verkraften. Bei isolierter Montage (z.B. auf einer Leiterplatte) ist dies geringer.

Sämtliche Schrauben sind noch nicht festgezogen, da ja noch die Frontplatten drauf müssen.


Leiterplatten

Die Leiterplatten habe ich einmal ins Chassis reingelegt, dass man sieht wie es später mal aussieht. Wird ganz schön voll werden.

So, morgen geht es mit den Potis weiter ...

Viele Grüße, Marc

Bitte stellt Fragen und Antworten in "Müller Classic: Das Konzept"

Navigation

[0] Themen-Index

[#] Nächste Seite