Come saldare un componente SMD con un "pad" sul fondo?

Sto ottenendo un PCB prodotto per un progetto a cui sto lavorando. Una delle parti, il driver del motore A4950 (foglio dati ), ha un "pad" sul fondo, che dovrebbe essere saldato a GND del PCB per dissipazione termica. Sto solo ordinando una piccola quantità di PCB, quindi non avrebbe senso acquistare una sorta di servizio di assemblaggio PCB . Sto programmando di saldare i componenti da solo.

Stavo pensando alla saldatura, e non sono sicuro di come avrei fatto (usando un saldatore), saldando il pad sul fondo. È anche possibile farlo a mano?

Pensavo che forse avrei potuto applicare manualmente un po 'di pasta saldante sul PCB, ma non sono sicuro che si tratti di un uso appropriato o meno della pasta saldante.

Come posso prototipare un IC con un pad esposto nella parte inferiore?

Il modo migliore in assoluto per farlo è preriscaldare tutto con una grande fonte di aria calda ad alto flusso o forno. Applicare prima la pasta, se ce l'hai, o un po 'di saldatura a filo sul pad. Quindi preriscaldare. La temperatura di preriscaldamento è di circa 125 ° C circa.

Una volta immerso tutto a 125 ° C di calore, applicare aria calda localizzata direttamente sulla parte da saldare e immediatamente attorno ad essa. La temperatura dovrebbe essere abbastanza calda da fondere la saldatura, ma non surriscaldare la parte. Molte apparecchiature ad aria calda a basso costo hanno impostazioni e indicazioni di temperatura scadenti. Quindi potrebbe essere necessario sperimentare. Se la saldatura si scioglie molto velocemente, è troppo calda. Se si scioglie in circa 10-45 secondi, probabilmente è buono. Se impiega un minuto intero, probabilmente dovrebbe essere più caldo. Spesso, noterai che il tipo di parte si auto-allinea e si blocca in posizione quando la saldatura è tutta sciolta. Questa è una buona indicazione che fa abbastanza caldo.

Le parti piccole probabilmente rifluiranno molto più velocemente delle parti grandi e potrebbero non aver bisogno nemmeno di una temperatura così elevata. I tuoi primi sforzi potrebbero non funzionare bene. Quindi tenere traccia di tempo, temperatura e risultati. Una volta trovata una ricetta vincente, attenersi ad essa.

Se non hai alcun modo per preriscaldare l'intera scheda, puoi semplicemente farlo come dice l'Arsenal. Se stai riparando una scheda che è passata attraverso un forno di riflusso, tieni traccia del tempo e della temperatura quando rimuovi la parte. Questo ti darà una buona idea del tempo e della temperatura necessari per installare quello nuovo.

Per le parti di grandi dimensioni, a volte non le posiziono prima del riscaldamento. Tengo la parte con una pinzetta vicino al bordo del flusso di aria calda. Uso aria calda sul pad fino a quando non vedo che la saldatura è completamente fusa, quindi posiziono la parte calda sul pad di saldatura fuso con una pinzetta. Non posizionare una parte fredda sulla saldatura calda. Anche la parte deve essere calda, altrimenti si otterrà un giunto di saldatura freddo. Se lo fai in questo modo, puoi interrompere il riscaldamento quasi immediatamente dopo aver posizionato la parte. Oh, usa anche il flusso.

Un modo economico e semplice per farlo è quello di praticare un piccolo foro (da 50 a 100 mil) al centro del pad sul PCB. Saldare il tappetino stesso ma non così tanto da pozzanghere. Saldare o almeno flussare il pad sull'IC e saldare solo i perni angolari sul PCB.

Metti un ferro da 60 watt o giù di lì con un piccolo punta a scalpello nella parte posteriore del PCB e nel buco che si forato. Questo riscalderà il pad IC e il pad PCB abbastanza da fondersi insieme. Utilizzare un dito guantato per premere l'IC piatto mentre si fonde con il pad. STOP nell'istante in cui ciò accade. Ora puoi saldare manualmente o usare la pistola a infrarossi o una pistola termica per saldare i pin rimanenti.

Funziona bene dopo averlo fatto alcune volte. In questo modo perdi un po 'di trasferimento di calore verso il PCB, ma hai meno possibilità di danni dalla cottura dell'IC o del PCB se altre procedure durano troppo a lungo.

EDIT: l'unica volta che questo trucco non funziona è con le schede multistrato e sai che ci sono tracce che potresti tagliare. Tuttavia, i circuiti integrati che dispongono di un fondello per la messa a terra e / o il dissipatore di calore normalmente non hanno tracce nascoste al di sotto di essi. Al massimo ci sarebbe un pad di messa a terra con un anello di condensatori SMD attorno al suo perimetro. A meno che non sia molto piccolo, è comunque sicuro praticare un piccolo foro al centro.

Grazie a @MichaelKaras per il suo suggerimento che se si sta realizzando il proprio layout della scheda, è possibile incorporare un foro da 50 mil nella scheda che viene placcata nella casa della scheda. Ciò crea più superficie per trasferire il calore ed evitare bave nel rame se viene eseguita in seguito. La piastra passante consente inoltre di raccogliere più calore dal ferro saldato in modo che questo passaggio avvenga rapidamente. Inoltre, consente di instradare alcune tracce attorno alla buca se semplifica il routing.

Ecco un modo per farlo senza una pistola ad aria calda.

Poiché la parte ha solo perni su due lati, puoi allungare il cuscinetto centrale, come fatto qui per U3. In questo modo puoi scaldarlo con il chip in posizione:

Quindi pre-stagnare sia il pad sul dispositivo che sul pcb e riscaldare fino a quando non si scioglie insieme. Successivamente è possibile saldare normalmente il resto dei pin.

Se hai una pasta saldante e una pistola ad aria calda regolabile (flusso d'aria e calore), puoi usarli.

Quello che uso per fare è mettere la pasta per saldare sui cuscinetti (uso una siringa con un ago molto fine per applicarlo, non ha davvero bisogno di molto), posizionare il componente nel miglior modo possibile. Non deve essere perfetto al 100%, soprattutto se la scheda ha resistenze di saldatura, poiché la pasta di saldatura di riflusso permetterà al pezzo di allinearsi un po ', ma non troppo.

Quindi uso un flusso d'aria basso (la parte potrebbe essere spazzata via) con circa 350 a 400 ° C e cerco di riscaldare uniformemente intorno alla parte. Ad un certo punto la pasta per saldatura inizierà a rifluire sui perni. Per ottenere il pad inferiore, ha bisogno di un po 'più di calore, quindi continuo ad andare avanti per alcuni secondi attorno al chip.

Se ci sono piccole parti (ad esempio i condensatori di disaccoppiamento) nelle immediate vicinanze del chip, sii pronto a farli volare via o lapide su di te.

Quindi, una volta terminato, ispeziona attentamente la scheda per eventuali cortocircuiti che potrebbero verificarsi durante questa procedura - almeno non è raro per me.

Questo metodo mette lo stress termico sul PCB, quindi dopo circa 4 o 5 tentativi il PCB mostrerà segni di degrado e di solito ne uso uno nuovo.

Pistola ad aria calda e molto flusso. Un altro metodo che ho usato per saldare queste parti con un saldatore è mettere alcuni passaggi sul pad termico e saldarlo attraverso quello. Non è il metodo migliore ma è abbastanza buono per la prototipazione.

Se la potenza dissipata nella parte è bassa (come 1/3 o 1/4) della capacità di dissipazione nominale, potresti non essere in grado di saldare il pad (a meno che non sia utilizzato anche per la messa a terra o una connessione elettrica, che per molte parti il ​​pad termico è collegato a un pin e al pad).

Un'altra opzione se la connessione elettrica non è necessaria con il pad termico sul fondo è quella di mettere un dissipatore di calore nella parte superiore per la prototipazione (a volte farà anche un blocco di alluminio, qualsiasi cosa aumenti la superficie all'aria).

[disclaimer: questa tecnica è proposta solo per prototipi una tantum.]

Una volta, ho dovuto saldare un chip SOIC con un pad termico su una scheda a 2 strati. Non ho dovuto usare la pasta per saldare. Ecco come l'ho fatto.

1. Layout PCB. Lo strato inferiore del mio PCB fungeva da piano di massa. Ho aggiunto vias sotto l'IC, che collegava il pad termico al piano terra dello strato inferiore. Lo scopo principale dei via era quello di eliminare il calore dissipato dall'IC. Le stesse vie possono condurre il calore necessario per la saldatura.

2. Saldare l'ala di gabbiano accessibile conduce all'esterno dell'IC. Questo lo terrà in posizione.

3. Opzionale, ma molto utile. Applicare "calore sfuso" sul PCB. Puoi usare un forno. Anche un asciugacapelli domestico potrebbe funzionare per questo. [Uso una pistola termica industriale, che è un asciugacapelli troppo cresciuto.] Lo scopo del calore in serie è quello di ridurre la quantità di "calore topico" che verrà applicato con un saldatore nel passaggio successivo.

4. Calore di precisione. Girare la scheda. Attaccare il saldatore sull'apertura passante sul lato inferiore. Alimenta generosamente la saldatura e il flusso nei viali. La saldatura fluirà attraverso i via verso il pad termico, dove entrerà in contatto elettrico e termico.

---

¹ Ho usato la saldatura al piombo vecchio stile per il passaggio 5. Ha il punto di fusione più basso rispetto alle cose moderne.
² Se hai una scelta di punte, usa una punta media o grande per il passaggio 5.
³ Se la tua tavola ha strati del piano interno, sarà più difficile far funzionare questo metodo.

Per i pad di saldatura che si trovano sotto il componente, purtroppo non è possibile utilizzare un saldatore, è necessaria una pistola termica o meglio una stazione. .... e molto Flux. Spero che questo risponda alla tua domanda.

La pistola ad aria calda, la pasta per saldatura e il flusso sono la risposta giusta come altri pubblicati. Tuttavia, vorrei aggiungere precisazioni alla temperatura da utilizzare. Preriscaldare a circa 120 ° C per un minuto, quindi aumentare gradualmente il calore di 10 ° C ogni 5 secondi fino a raggiungere 240 ° C o 250 ° C (per parti più grandi). Quindi contare lentamente fino a 5 e iniziare a diminuire la temperatura passo dopo passo. la riduzione può essere eseguita più velocemente. A 125 ° C puoi spegnere l'aria calda. NON riscaldare a temperature più elevate di così! La tua parte e il PCB e le altre parti intorno si scioglieranno. Nel foglio dati devono essere scritti la temperatura e il tempo di saldatura di riflusso massimi. Non superarli. Se non hai una pistola ad aria regolamentata e non puoi averne una, puoi provare a giocare con un termometro digitale ma è molto più difficile e meno affidabile. Consiglio vivamente di acquistarne uno se fai più di 10 pezzi. La pistola ad aria può anche essere utilizzata per saldare o riparare materiali plastici, saldature a contatto con la saldatura e altre cose.

Un modo molto sciatto ma esistente per farlo è quello di avere il pad sulla scheda leggermente più grande, saldare un filo sottile corto al componente stesso quindi dopo aver posizionato il componente, saldare il resto del filo al pad. Questo solleverà il componente a circa un mm di distanza dalla scheda, puoi spingere un po 'di colla termoconduttiva sotto di essa. :) Riesco a vedere i sussulti sui volti e capisco completamente, ma in realtà può funzionare, si occupa del collegamento elettrico e del calore e non richiede una pistola ad aria.

Questo è possibile saldare a mano se si progetta la scheda nuda con un foro attraverso la scheda che è abbastanza grande per adattarsi alla punta del saldatore, ma è necessario disporre anche di un cuscinetto a terra. Dai un'occhiata alla foto come riferimento. Consiglio vivamente di non farlo, ma se stai costruendo solo una manciata di schede, allora funzionerà. Se decidi di aumentare il volume, rimuovi il foro e assumi un CM. L'immagine è di un dfn con un ground pad.

Usa questo link per l'immagine.