Saldatura a rifusione del forno per tostapane (BGA): 10 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Fare il lavoro di rifusione della saldatura può essere costoso e difficile, ma per fortuna esiste una soluzione semplice ed elegante: i forni per tostapane. Questo progetto mostra la mia configurazione preferita e i trucchi che rendono il processo fluido. In questo esempio mi concentrerò sul reflow di un BGA (ball grid array).

Passaggio 1: trova un tostapane

Stai cercando due cose principali, una manopola della temperatura regolabile e un timer che diminuisca il tempo. Maggiore è la precisione che puoi ottenere nel timer, meglio è.

Inoltre, se riesci a ottenerlo, una sorta di flusso d'aria forzato migliorerà l'uniformità della temperatura del forno, ma devi assicurarti che il flusso d'aria non sia abbastanza potente da spostare i tuoi componenti.

Passaggio 2: procurati un termometro e un timer

Anche se il tostapane ha un punto di regolazione della temperatura e un timer integrato, vuoi comunque ottenere letture più accurate. Prendi un termometro da forno economico e gettalo all'interno del forno e prendi un timer con un allarme per ricordarti di controllare i tuoi PCB di cottura.

Passaggio 3: crea i tuoi PCB

In questo esempio sto lavorando con un ADXRS300 che è un girometro a 1 asse prodotto da Analog Devices. Viene fornito in un pacchetto di array di palline con le palline già attaccate alla parte inferiore del componente. Il PCB deve essere progettato con pad per ciascuna delle sfere, insieme a un contorno serigrafato per facilitare l'allineamento del componente (che è fondamentale quando non è possibile vedere effettivamente i pad). Inoltre, assicurati di contrassegnare la posizione del Pin 1.

Passaggio 4: aggiungere Flux al PCB

Le palline nel BGA non hanno flusso, quindi devi *assolutamente* mettere il flusso sul tabellone prima di eseguire il riflusso. Se non aggiungi il flusso, l'ossido sulla parte superiore dei pad impedirà alle palline di fluire e ti ritroverai con palline leggermente schiacciate che non sono effettivamente collegate al PCB sottostante.

Passaggio 5: allineare i componenti sul PCB

Posizionare il PCB sulla teglia del tostapane, preferibilmente orientato in modo da poterlo tenere d'occhio attraverso la finestra del forno. Posizionare con precisione il componente sul PCB utilizzando il contorno serigrafato per eseguire l'allineamento. Non devi essere esattamente preciso poiché il riflusso della saldatura in realtà tirerà il componente in allineamento, ma dovresti cercare di avvicinarlo il più possibile. Lo scenario peggiore sarebbe avere il componente sfalsato di più della metà del passo della spaziatura della palla, il che farebbe sì che il componente si sposti di una serie di pad. Non bene.

Passaggio 6: inizia a cucinare

Chiudi la porta del tostapane (assicurati di non sbattere il componente fuori allineamento). Imposta il quadrante della temperatura per circa 450 e avvia il timer a circa 20 minuti. Successivamente, una volta determinate le caratteristiche del tuo particolare tostapane, puoi iniziare a utilizzare i valori esatti. Ma per ora useremo il nostro termometro da forno e il timer esterno per tenere traccia di ciò che sta accadendo.

Passaggio 7: guarda la temperatura

Tieni d'occhio il termometro. Dovrai controllare il profilo di rifusione per i tuoi particolari componenti per sapere quale temperatura stai cercando di raggiungere. Nel mio caso, le sfere di saldatura avrebbero iniziato a sciogliersi a 183°C e volevo raggiungere una temperatura massima di 210°C. Se vai oltre i 230-240 °C inizierai a incenerire i tuoi PCB, il che, sebbene divertente, probabilmente non è quello che desideri.

Passaggio 8: spegnere il tostapane

Non appena il forno raggiunge la temperatura massima desiderata, spegnilo!

Passaggio 9: lascia che si raffreddi e non spostare nulla

Puoi accelerare il processo di raffreddamento aprendo lo sportello anteriore del tostapane… MA, assicurati di non urtare i componenti o spostarli in alcun modo. La saldatura è ancora liquida a questo punto e se colpisci il componente lo sposterai e lo rovinerai. Questo è il momento di andarsene. Una volta che la temperatura scende sotto i 100 °C (o 50 °C se sei paranoico) puoi sentirti libero di spostare le cose.

Passaggio 10: ispeziona e divertiti

Dovresti assicurarti che tutte le sfere siano collegate e che il componente sia saldamente attaccato al PCB. Questa immagine mostra 3 dei BGA rifluiti integrati insieme in un'unità di misurazione inerziale a 3 assi.