¿Cómo soldar un componente SMD con un "pad" en la parte inferior?

Question

Estoy mandando a fabricar una PCB para un proyecto en el que estoy trabajando. Una de las piezas, el controlador de motor A4950 ( hoja de datos ), tiene una "almohadilla" en la parte inferior, que está destinada a ser soldada a GND de la PCB para la disipación térmica. Sólo estoy pidiendo una pequeña cantidad de los PCB, por lo que no tendría sentido para mí para comprar algún tipo de PCB montaje servicio. Estoy planeando soldar los componentes yo mismo.

Estuve pensando en la soldadura, y no estoy seguro de cómo haría (usando un soldador), soldar la almohadilla en la parte inferior. ¿Es posible hacerlo a mano?

Estaba pensando que tal vez podría aplicar manualmente un poco de pasta de soldar a la PCB, pero no estoy seguro de si eso es un uso apropiado de la pasta de soldar o no.

¿Cómo puedo crear un prototipo de un CI con una almohadilla expuesta en la parte inferior?

Answer 1

La mejor manera de hacerlo es precalentar todo con una fuente de aire caliente de gran caudal o un horno. Aplique primero pasta, si la tiene, o un poco de soldadura de alambre a la almohadilla. A continuación, precaliente. La temperatura de precalentamiento es de unos 125C más o menos.

Una vez que todo esté empapado de calor a 125C, aplique aire caliente localizado directamente sobre la pieza a soldar e inmediatamente alrededor de ella. La temperatura debe ser lo suficientemente caliente como para fundir la soldadura, pero sin sobrecalentar la pieza. Muchos de los equipos de aire caliente baratos tienen un mal ajuste e indicación de la temperatura. Por lo tanto, es posible que tenga que experimentar. Si la soldadura se funde muy rápido, es que está demasiado caliente. Si se funde en unos 10-45 segundos, probablemente esté bien. Si tarda un minuto entero, probablemente debería estar más caliente. A menudo, notarás que la pieza se autoalinea y encaja en su sitio cuando la soldadura está derretida. Esto es una buena indicación de que está suficientemente caliente.

Las piezas pequeñas probablemente refluirán mucho más rápido que las grandes, y puede que tampoco necesiten una temperatura tan alta. Es posible que sus primeros esfuerzos no funcionen bien. Por eso, controle el tiempo, la temperatura y los resultados. Una vez que encuentre una receta ganadora, manténgala.

Si no tienes forma de precalentar toda la tabla, entonces puedes hacerlo como dice Arsenal. Si estás reparando una placa que pasó por un horno de reflujo, lleva la cuenta del tiempo y la temperatura cuando retires la pieza. Esto le dará una buena idea del tiempo y la temperatura necesarios para instalar la nueva.

Para las piezas grandes, a veces no las coloco antes del calentamiento. Sujeto la pieza con unas pinzas cerca del borde del chorro de aire caliente. Utilizo el aire caliente sobre la almohadilla hasta que veo que la soldadura está completamente fundida, entonces coloco la pieza caliente sobre la almohadilla de soldadura fundida con unas pinzas. No coloques una pieza fría sobre la soldadura caliente. La pieza tiene que estar caliente también, de lo contrario obtendrás una unión de soldadura fría. Si lo haces así, puedes dejar de calentar casi inmediatamente después de colocar la pieza. Además, utilice fundente.

Answer 2

Una forma barata y fácil de hacerlo es perforar un pequeño agujero (de 50 a 100 mils) en el centro de la almohadilla en la PCB. Soldar el pad en sí, pero no tanto como para que se encharque. Soldar o al menos fundir el pad en el CI y soldar sólo los pines de las esquinas a la PCB.

Poner un soldador de 60 vatios más o menos con un pequeño punta de cincel en la parte posterior de la placa de circuito impreso y en el orificio que ha perforado. Esto calentará la almohadilla del CI y la de la placa de circuito impreso lo suficiente para que se fusionen. Utiliza un dedo enguantado para presionar el CI mientras se fusiona con la almohadilla. Deténgase en el momento en que esto ocurra. Ahora puedes soldar manualmente o utilizar infrarrojos o una pistola de calor para soldar los pines restantes.

Esto funciona bien una vez que lo has hecho unas cuantas veces. Con este truco se pierde algo de transferencia de calor a la PCB, pero hay menos posibilidades de dañar el CI o la PCB si otros procedimientos duran demasiado.

EDIT: La única vez que este truco no funcionará es con placas de varias capas y sabes que hay trazas que podrías cortar. Sin embargo, los CI que tienen una almohadilla inferior para la conexión a tierra y/o el disipador de calor normalmente no tienen trazas ocultas debajo de ellos. A lo sumo habrá una almohadilla de conexión a tierra con un anillo de condensadores SMD alrededor de su perímetro. A menos que sea muy pequeño, es seguro hacer un pequeño agujero en el centro.

Gracias a @MichaelKaras por su sugerencia de que si usted está haciendo su propio diseño de la placa, un agujero de 50 mil puede ser incrustado en la placa que se platea a través de la casa de la placa. Esto crea más superficie para transferir el calor y evitar la perforación de rebabas en el cobre si se hace después. La placa atravesada también permite recoger más calor del soldador por lo que este paso se realiza rápidamente. Tambien te permite enrutar algunas trazas alrededor del agujero si esto simplifica el enrutamiento.

Answer 3

Aquí hay una manera de hacerlo sin una pistola de aire caliente.

Como la pieza sólo tiene pines en dos lados, puedes hacer la almohadilla central más larga, como se hace aquí para U3. De esta manera, puedes calentarla con el chip en su lugar:

A continuación, preestaña tanto el pad del dispositivo como el de la pcb, y caliéntalo hasta que se funda. Después puedes soldar el resto de los pines normalmente.

Answer 4

Si tiene pasta de soldar y una pistola de aire caliente ajustable (flujo de aire y calor), puede utilizarlos.

Lo que suelo hacer es poner pasta de soldar en los pads (uso una jeringa con una aguja muy fina para aplicarla, realmente no hace falta mucho), colocar el componente lo mejor posible. No tiene que ser 100% perfecto, especialmente si la placa tiene resistencia a la soldadura, ya que la pasta de soldar que refluye permitirá que la pieza se alinee un poco, pero no demasiado.

Luego utilizo un flujo de aire bajo (la pieza podría salir volando) con unos 350 a 400 °C y trato de calentar uniformemente alrededor de la pieza. En algún momento la pasta de soldar empezará a refluir en los pines. Para conseguir la almohadilla inferior, necesita un poco más de calor, así que sigo durante unos segundos más alrededor del chip.

Si hay piezas pequeñas (condensadores de desacoplamiento, por ejemplo) cerca del chip, prepárate para que salgan volando o se te echen encima.

Así que después de que haya terminado, inspeccione la placa de cerca para ver si hay algún cortocircuito que pueda ocurrir durante este procedimiento - no es infrecuente para mí, al menos.

Este método somete a la PCB a un estrés térmico, por lo que después de unos 4 o 5 intentos la PCB mostrará signos de degradación y suelo utilizar una nueva.

Answer 5

Pistola de aire caliente y mucho fundente. Otro método que he utilizado para soldar estas piezas con un soldador es poner unas vías en la almohadilla térmica y soldar a través de eso. No es el mejor método, pero es lo suficientemente bueno para la creación de prototipos.

Si la potencia disipada en la pieza es baja ( como 1/3 o 1/4 ) de la capacidad de disipación nominal, podrías no soldar la almohadilla en absoluto (a menos que también se utilice para la conexión a tierra o una conexión eléctrica, que para muchas piezas la almohadilla térmica está conectada a un pin y la almohadilla).

Otra opción si no se necesita la conexión eléctrica con la almohadilla térmica en la parte inferior es poner un disipador en la parte superior para prototipos (a veces incluso un bloque de aluminio sirve, cualquier cosa para aumentar la superficie al aire).