Saldatura sotto i chip: 6 passaggi (con immagini)

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

Di recente ho dovuto progettare un dispositivo che utilizzasse un chip con un dissipatore di calore sotto il corpo del chip. Questo dissipatore doveva essere collegato sia elettricamente che termicamente al PCB.

Tipicamente questi dispositivi (vedi immagine) sono saldati ai PCB utilizzando tecniche di rifusione, dove la pasta saldante è stencil sulla scheda, i robot posizionano i chip e un forno speciale riscalda il dispositivo fino a quando la pasta saldante si scioglie. Altri dispositivi con lo stesso problema includono chip driver e LED ad alta potenza. Inizialmente ho provato a usare il composto del dissipatore d'argento, tuttavia, sebbene fosse abbastanza buono dal punto di vista termico, non ha creato una connessione elettrica affidabile, il cct ha funzionato male con le vibrazioni e il fumo magico è uscito … portando a molte imprecazioni e frustrazione. Dopo alcune sperimentazioni, sono arrivato a questo metodo per saldare sotto questi tipi di dispositivi per la prototipazione manuale senza bisogno di un forno a rifusione.

Passaggio 1: preparare le vie termiche

Il tuo PCB dovrebbe avere un'area di rame sotto il dissipatore di calore del chip per il collegamento elettrico e termico.

Per prima cosa, pratica dei piccoli fori (quanti ne possono entrare) sotto il punto in cui va il dissipatore del truciolo. Quindi infila il filo di rame attraverso i fori (seconda immagine). Prova a usare un filo dello spessore consentito dai fori. Hai bisogno di una vestibilità aderente. Ho appena usato i cavi di un diodo….erano giusti….e fatti di rame (placcato con stagno). La seconda volta colpirei i fili dal basso quanto basta per sporgere, ma non troppo lontano (terza foto).

Passaggio 2: saldare la parte superiore e inferiore della via termica

Ora salda la parte superiore e inferiore dei fili infilati…..prova a usarne il meno possibile sulla parte superiore, dove verrà installato il chip per facilitare il passaggio successivo.

Taglia i fili superiori il più vicino possibile al PCB senza distruggere alcun binario. Lascia circa 2-3 mm di filo che fuoriescono dal fondo però… devi essere in grado di collegare il calore dal saldatore a qualcosa quando arriva il momento di attaccare il chip.

Passaggio 3: archiviare la parte superiore

Adesso arriva la parte delicata.

Archivia con cura il più possibile senza graffiare i binari circostanti. Prenditi il tuo tempo qui… è molto difficile e non può essere affrettato. Quando si avvicina troppo alla lima, usa una lama di bisturi per raschiare ancora di più. Il rame e la saldatura dovrebbero essere ragionevolmente morbidi. Nella prima immagine dovresti essere in grado di vedere i nuclei dei fili di rame che sono stati perforati che iniziano ad apparire.

Passaggio 4: infine carteggiare il PCB

Usando carta vetrata bagnata/asciutta sotto un rubinetto, carteggiare con cura la saldatura rimanente dall'area del dissipatore di calore sotto il chip del PCB finché non diventa rame nudo e il più piatto possibile.

Non essere troppo aggressivo con la carta vetrata grossa, altrimenti potresti (come ho fatto io) macinare via i binari circostanti. Ancora una volta prenditi il tuo tempo e finisci con carta a grana 2000 per ottenere una buona finitura. Guarda l'immagine, anche se sfocata dovresti essere in grado di vedere il rame nudo con due spezzoni di rame dove si trovano i fili. Notare anche un paio di graffi su alcuni binari di collegamento….oops…..speriamo che la stagnatura si occupi di questi piccoli graffi. Dopodiché, usa un po' di treccia di saldatura usata per stagnare le tracce dei pin in cui si collegherà il chip… ma lascia l'area del dissipatore di calore nudo in rame… potresti dover rimuovere la stagnatura in eccesso con una treccia di saldatura pulita. È importante avere tutto piatto.

Passaggio 5: Evviva, la pasta saldante entra in scena

Ora prendi la pasta saldante e tampona un po' al centro del dissipatore dei chip. Non usarne troppo e lascia uno spazio intorno ai bordi. Se ne esce un po', rimuovilo e riprova.

Quando il chip viene posizionato sul PCB, la pasta fuoriesce, il che potrebbe finire per cortocircuitare i pin del chip … quindi usa solo la quantità necessaria. Quindi posizionare il chip sul PCB e saldare i pin d'angolo sulle tracce stagnate. Usa un multimetro per assicurarti che non ci siano cortocircuiti. Fai attenzione con la pasta saldante, è tossica, quindi lavati le mani se ne prendi uno su te stesso e pulisci eventuali schizzi. Inoltre va conservato in frigo quando non viene utilizzato. Quando si fissano i perni d'angolo, fare affidamento sui binari stagnati… non aggiungere altra saldatura. Hai solo bisogno di tenere il chip in posizione. Dovresti avere un po' di gioco quando muovi leggermente il chip. Se ne metti troppo, rimuovi tutto, pulisci e riprova.

Passaggio 6: calore dal basso

Ora capovolgi la scheda e riscalda i pezzi di filo di rame che spuntano da sotto.

Guarda la parte superiore della scheda e nota che dovrebbe esserci un po' di fumi mentre la pasta saldante si scioglie e si fonde. Una volta raffreddato, sbattere il chip. Dovrebbe essere solido come una roccia se la pasta si è sciolta e solidificata. Se c'è del gioco… quindi prova a riscaldare di nuovo, oppure rimuovi tutto/pulisci e riprova. Infine saldare i pin rimanenti e i pin precedentemente fissati e pulire con una treccia pulita, quindi rimuovere il flusso e testare i cortocircuiti. Congratulazioni, hai collegato con successo un chip con un dissipatore di calore sotto sia termicamente che elettricamente. Scusate per le foto sfocate, la mia fotocamera fa solo macro. Questa tecnica dovrebbe essere utile non solo per i chip come mostrato nelle immagini, ma anche per LED ad alta potenza e qualsiasi altro componente con un'esigenza simile di una buona connessione elettrica e termica ai layout del PCB.