Wie löte ich ein SMD-Bauteil mit einem „Pad“ auf der Unterseite?

Ich lasse eine Leiterplatte für ein Projekt herstellen, an dem ich arbeite. Einer der Teile, der Motortreiber A4950 ( Datenblatt ), hat auf der Unterseite ein "Pad" , das zur Wärmeableitung auf die Masse der Leiterplatte gelötet werden soll. Ich bin nur eine kleine Menge der PCBs Bestellung, so wäre es nicht sinnvoll für mich eine Art von PCB zu kaufen Montage - Service. Ich plane, die Komponenten selbst zu löten.

Ich habe über das Löten nachgedacht und bin mir nicht sicher, wie ich (mit einem Lötkolben) vorgehen würde, um das Pad auf der Unterseite zu löten. Ist das überhaupt per Hand möglich?

Ich dachte, ich könnte vielleicht manuell etwas Lötpaste auf die Leiterplatte auftragen, bin mir aber nicht sicher, ob dies eine angemessene Verwendung von Lötpaste ist oder nicht.

Wie kann ich einen IC mit einem freiliegenden Pad auf der Unterseite prototypisieren?

Der absolut beste Weg, dies zu tun, ist, alles mit einer großen Heißluftquelle oder einem Ofen mit hohem Durchsatz vorzuwärmen. Tragen Sie, falls vorhanden, zuerst Paste oder etwas Drahtlot auf das Pad auf. Dann vorheizen. Die Vorwärmtemperatur beträgt etwa 125 ° C.

Sobald alles bei 125 ° C heiß ist, wenden Sie örtlich begrenzte Heißluft direkt auf das zu lötende Teil und unmittelbar um dieses herum an. Die Temperatur sollte so hoch sein, dass das Lot schmilzt, das Teil jedoch nicht überhitzt. Viele billige Heißluftgeräte haben eine schlechte Temperatureinstellung und Anzeige. Möglicherweise müssen Sie also experimentieren. Wenn das Lot extrem schnell schmilzt, ist es zu heiß. Wenn es in ungefähr 10-45 Sekunden schmilzt, ist das wahrscheinlich gut. Wenn es eine volle Minute dauert, sollte es wahrscheinlich heißer sein. Oft werden Sie feststellen, dass sich das Teil selbst ausrichtet und einrastet, wenn das Lot vollständig geschmolzen ist. Dies ist ein guter Hinweis darauf, dass es heiß genug ist.

Kleinteile fließen wahrscheinlich viel schneller zurück als große Teile und benötigen möglicherweise auch keine so hohe Temperatur. Ihre ersten Bemühungen funktionieren möglicherweise nicht gut. Behalten Sie also Zeit, Temperatur und Ergebnisse im Auge. Wenn Sie ein Erfolgsrezept gefunden haben, halten Sie sich daran.

Wenn Sie nicht die Möglichkeit haben, das gesamte Board vorzuwärmen, können Sie es einfach so machen, wie es Arsenal sagt. Wenn Sie eine Platine reparieren, die einen Reflow-Ofen durchlaufen hat, behalten Sie Zeit und Temperatur im Auge, wenn Sie das Teil entfernen. Auf diese Weise erhalten Sie eine gute Vorstellung von der für die Installation des neuen Geräts erforderlichen Zeit und Temperatur.

Bei großen Teilen platziere ich sie manchmal nicht vor dem Erhitzen. Ich halte das Teil mit einer Pinzette in der Nähe des Randes des Heißluftstroms. Ich benutze heiße Luft auf dem Pad, bis ich sehe, dass das Lot gründlich geschmolzen ist, dann lege ich das heiße Teil mit einer Pinzette auf das geschmolzene Lotpad. Legen Sie kein kaltes Teil auf heißes Lot. Das Teil muss auch heiß sein, sonst entsteht eine kalte Lötstelle. Wenn Sie dies auf diese Weise tun, können Sie die Erwärmung fast unmittelbar nach dem Platzieren des Teils beenden. Oh, benutze auch Flussmittel.

Eine kostengünstige und einfache Möglichkeit, dies zu tun, besteht darin, ein kleines Loch (50 bis 100 mil) in der Mitte des Pads auf der Leiterplatte zu bohren. Löten Sie das Pad selbst, aber nicht so sehr, dass es in Pfützen liegt. Löten oder fließen Sie zumindest die Kontaktstelle auf dem IC und löten Sie nur die Eckstifte auf die Leiterplatte.

Setzen Sie einen Lötkolben von etwa 60 Watt mit einer kleinen Meißelspitze in die Rückseite der Platine und in das Loch, das Sie gebohrt haben. Dadurch werden das IC-Pad und das PCB-Pad ausreichend erhitzt, um miteinander zu verschmelzen. Drücken Sie mit einem behandschuhten Finger auf die IC-Fläche, während sie mit dem Pad verschmilzt. STOPPEN Sie den Moment, in dem dies geschieht. Jetzt können Sie die verbleibenden Stifte manuell löten oder mit Infrarot oder einer Heißluftpistole löten.

Dies funktioniert gut, wenn Sie es ein paar Mal getan haben. Mit diesem Trick verlieren Sie zwar etwas Wärmeübertragung auf die Platine, verringern jedoch die Wahrscheinlichkeit, dass der IC oder die Platine beschädigt wird, wenn andere Vorgänge zu lange dauern.

BEARBEITEN: Der einzige Fall, in dem dieser Trick nicht funktioniert, sind Mehrschicht-Boards, und Sie wissen, dass Sie möglicherweise Spuren durchschneiden. ICs, die eine untere Kontaktstelle für die Erdung und / oder den Kühlkörper aufweisen, weisen normalerweise keine versteckten Spuren auf. Es würde höchstens ein Erdungspad mit einem Ring von SMD-Kondensatoren um seinen Umfang herum geben. Sofern es nicht sehr klein ist, ist es immer noch sicher, ein kleines Loch in die Mitte zu bohren.

Vielen Dank an @MichaelKaras für seinen Vorschlag, dass, wenn Sie Ihr eigenes Boardlayout erstellen, ein Loch von 50 Mil in das Board eingebettet werden kann, das im Boardhouse durchkontaktiert ist. Dadurch entsteht mehr Wärmeübertragungsfläche und es werden keine Grate in das Kupfer gebohrt, wenn dies später durchgeführt wird. Durch die durchgehende Platte kann auch mehr Wärme vom Lötkolben aufgenommen werden, sodass dieser Schritt schnell abläuft. Außerdem können Sie einige Spuren um das Loch herum verlegen, wenn dies das Verlegen vereinfacht.

Hier ist ein Weg, um es ohne eine Heißluftpistole zu tun.

Da das Teil nur an zwei Seiten Stifte hat, können Sie das mittlere Pad verlängern, wie hier für U3. Auf diese Weise können Sie es mit dem Chip an Ort und Stelle erwärmen:

Dann das Pad am Gerät und auf der Platine vorverzinnen und erhitzen, bis es zusammenschmilzt. Danach können Sie die restlichen Stifte normal löten.

Wenn Sie Lötpaste und eine einstellbare (Luftstrom und Wärme) Heißluftpistole zur Verfügung haben, können Sie diese verwenden.

Ich trage Lötpaste auf Pads auf (ich benutze eine Spritze mit einer sehr feinen Nadel, um sie aufzutragen, es wird wirklich nicht viel benötigt) und platziere das Bauteil so gut wie möglich. Es muss nicht zu 100% perfekt sein, insbesondere wenn die Platine Lötstopplack aufweist, da sich das Teil durch die fließende Lötpaste etwas ausrichten kann, jedoch nicht zu stark.

Dann verwende ich einen geringen Luftstrom (das Teil könnte weggeblasen werden) mit etwa 350 bis 400 ° C und versuche, das Teil gleichmäßig zu erwärmen. Irgendwann beginnt die Lotpaste an den Stiften zu fließen. Um das untere Pad zu bekommen, braucht es etwas mehr Wärme, also fahre ich noch ein paar Sekunden um den Chip herum.

Wenn sich kleine Teile (z. B. Entkopplungskondensatoren) in unmittelbarer Nähe des Chips befinden, können Sie diese wegfliegen oder auf Ihnen Grabsteine ​​anbringen.

Wenn Sie fertig sind, überprüfen Sie die Platine sorgfältig auf mögliche Kurzschlüsse, die während dieses Vorgangs auftreten können. Dies ist zumindest für mich keine Seltenheit.

Diese Methode belastet die Leiterplatte thermisch, so dass die Leiterplatte nach etwa 4 oder 5 Versuchen Anzeichen einer Verschlechterung zeigt und ich normalerweise eine neue verwende.

Heißluftpistole und viel Flussmittel. Eine andere Methode, mit der ich diese Teile mit einem Lötkolben gelötet habe, besteht darin, ein paar Durchkontaktierungen auf das Wärmeleitpad zu setzen und durch dieses zu löten. Es ist nicht die beste Methode, aber gut genug für das Prototyping.

Wenn die Verlustleistung in dem Teil niedrig ist (wie 1/3 oder 1/4) der Nennverlustleistung, können Sie das Pad möglicherweise überhaupt nicht löten (es sei denn, es wird auch zur Erdung oder für einen elektrischen Anschluss verwendet, z Bei vielen Teilen ist das Wärmeleitpad mit einem Stift und dem Pad verbunden).

Eine andere Möglichkeit, wenn die elektrische Verbindung mit dem Wärmeleitpad auf der Unterseite nicht benötigt wird, besteht darin, auf der Oberseite einen Kühlkörper für das Prototyping anzubringen (manchmal reicht sogar ein Aluminiumblock aus, um die Oberfläche zur Luft zu vergrößern).

[Haftungsausschluss: Diese Technik wird nur für einmalige Prototypen vorgeschlagen.]

Einmal musste ich einen SOIC-Chip mit einem Wärmeleitpad auf eine 2-Lagen-Platine löten. Ich musste keine Lötpaste verwenden. So habe ich es gemacht.

1. PCB-Layout. Die unterste Schicht meiner Leiterplatte diente als Massefläche. Ich habe Durchkontaktierungen unter dem IC hinzugefügt, die das Wärmeleitpad mit der Bodenebene der unteren Schicht verbinden. Der Hauptzweck der Durchkontaktierungen bestand darin, die vom IC abgegebene Wärme abzuleiten. Dieselben Durchkontaktierungen können die zum Löten erforderliche Wärme leiten.

2. Löten Sie die zugänglichen Möwenflügeldrähte an der Außenseite des IC. Dies wird es an Ort und Stelle halten.

3. Optional, aber sehr hilfreich. Übernehmen Sie "Bulk Heat" auf Ihre Leiterplatte. Sie können einen Ofen benutzen. Sogar ein Haushaltsfön könnte dafür funktionieren. [Ich verwende eine industrielle Heißluftpistole, bei der es sich um einen überwucherten Haartrockner handelt.] Der Zweck der Massenwärme besteht darin, die Menge der "topischen Wärme" zu reduzieren, die Sie im nächsten Schritt mit einem Lötkolben anwenden werden.

4. Präzisionswärme. Drehen Sie die Tafel um. Kleben Sie den Lötkolben in die Durchkontaktierung an der Unterseite. Führen Sie das Lot und das Flussmittel großzügig in die Durchkontaktierungen ein. Das Lot fließt durch die Durchkontaktierungen zum Wärmeleitpad, wo es elektrischen und thermischen Kontakt herstellt.

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¹ Ich habe das altmodische bleihaltige Lot für Schritt 5 verwendet. Es hat einen niedrigeren Schmelzpunkt als das moderne Material.
² Wenn Sie eine Auswahl an Spitzen haben, verwenden Sie für Schritt 5 eine mittlere oder große Spitze.
³ Wenn Ihre Platine innere ebene Schichten aufweist, ist es schwieriger, diese Methode zum Laufen zu bringen.

Um Pads zu löten, die sich unter dem Bauteil befinden, können Sie leider keinen Lötkolben verwenden. Sie benötigen eine Heißluftpistole oder besser eine Station. .... und viel Flux. Hoffe das beantwortet deine Frage.

Heißluftpistole, Lötpaste und Flussmittel sind die richtige Antwort, wie andere geschrieben haben. Ich möchte jedoch die zu verwendende Temperatur präzisieren. Eine Minute lang auf etwa 120 ° C vorheizen, dann die Temperatur schrittweise alle 5 Sekunden um 10 ° C erhöhen, bis 240 ° C oder 250 ° C erreicht sind (für größere Teile). Dann langsam bis 5 zählen und die Temperatur schrittweise senken. Abnehmen kann schneller erfolgen. Zurück bei 125C können Sie die heiße Luft abstellen. NICHT bei höheren Temperaturen erhitzen! Ihr Teil und die Platine und die anderen Teile werden schmelzen. Im Datenblatt sollte die maximale Reflow-Löttemperatur und -zeit angegeben werden. Überschreiten Sie sie nicht. Wenn Sie keine regulierte Luftpistole haben und keine haben, können Sie versuchen, mit einem digitalen Thermometer zu spielen, aber es ist viel schwieriger und weniger zuverlässig. Ich empfehle dringend, einen zu kaufen, wenn Sie mehr als 10 Stück machen. Die Luftpistole kann auch zum Schweißen oder Reparieren von Plaktiken, Löten von Kontakthülsen und anderen Dingen verwendet werden.

Eine sehr schlampige, aber existierende Methode besteht darin, das Pad auf der Platine etwas größer zu machen, einen kurzen dünnen Draht an die Komponente selbst zu löten und dann nach dem Platzieren der Komponente den verbleibenden Draht an das Pad zu löten. Dadurch wird das Bauteil ungefähr einen Millimeter von der Platine entfernt angehoben. Sie können etwas wärmeleitenden Klebstoff darunter drücken. :) Ich kann die Zuckungen auf den Gesichtern sehen und ich verstehe es vollkommen, aber es kann tatsächlich funktionieren, kümmert sich um den elektrischen Anschluss und die Wärme und benötigt keine Luftpistole.

Dies kann von Hand gelötet werden, wenn Sie die Platine mit einem Loch versehen, das groß genug für die Lötspitze ist. Sie benötigen jedoch auch eine Erdungsklemme. Schauen Sie sich das Bild als Referenz an. Ich empfehle dies nicht, aber wenn Sie nur eine Handvoll Boards bauen, wird dies funktionieren. Wenn Sie sich jemals für ein größeres Volumen entscheiden, entfernen Sie das Loch und mieten Sie ein CM. Das Bild ist von einem DFN mit einem Ground Pad.

Verwenden Sie diesen Link für Bild.