Spájkovanie pod čipmi: 6 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:01

Nedávno som musel navrhnúť zariadenie, ktoré používa čip s chladičom pod telom čipu. Tento chladič musel byť elektricky aj tepelne pripojený k doske plošných spojov.

Obvykle sú tieto zariadenia (pozri obrázok) spájkované na dosky plošných spojov pomocou pretavovacích techník, kde je spájkovacia pasta šablónovo pripevnená k doske, roboty umiestnia čipy a špeciálna rúra zariadenie zahrieva, kým sa spájkovacia pasta neroztopí. Medzi ďalšie zariadenia s rovnakým problémom patria čipy vodiča a diódy LED s vysokým výkonom. Pôvodne som skúšal použiť striebornú chladičovú zmes, ale aj keď to bolo tepelne celkom dobré, nevytvorilo to spoľahlivé elektrické spojenie, cct nefungoval vibráciami a kúzelný dym unikol … čo viedlo k mnohým nadávkam a frustrácii. Po nejakom experimentovaní som prišiel na túto metódu spájkovania pod týmito typmi zariadení na ručné prototypovanie bez toho, aby som potreboval reflow pec.

Krok 1: Príprava tepelných izolácií

Vaša doska plošných spojov by mala mať pod chladičom čipu medenú oblasť na elektrické a tepelné pripojenie.

Najprv vyvŕtajte malé otvory (koľko sa ich zmestí) pod miesto, kam smeruje chladič čipov. Ďalej prepichnite medený drôt cez otvory (druhý obrázok). Skúste použiť drôt tak hrubý, ako to otvory dovoľujú. Potrebujete tesný strih. Práve som použil zvody z diódy … boli správne … a vyrobené z medi (pokovované cínom). Druhýkrát som strčil drôty zospodu len tak, aby som ich vystrčil, ale nie príliš ďaleko (tretí obrázok).

Krok 2: Spájkujte hornú a dolnú časť tepelnej cesty

Teraz spájkujte hornú a dolnú časť prepichnutých vodičov ….. Pokúste sa použiť čo najmenej na vrchu, kde bude nainštalovaný čip, aby bol ďalší krok jednoduchší.

Zastrihnite horné vodiče čo najbližšie k DPS bez toho, aby ste zničili akúkoľvek dráhu. Nechajte zo spodnej časti vyčnievať asi 2 až 3 mm drôtu, aj keď ….. musíte prísť na to, aby ste teplo z spájkovačky k niečomu pripojili, keď príde čas na prichytenie čipu.

Krok 3: Späť na začiatok súboru

Teraz prichádza tá chúlostivá časť.

Opatrne pilujte čo najviac bez toho, aby ste poškriabali okolitú dráhu. Nájdite si čas … je to veľmi ťažké a nedá sa uponáhľať. Keď sa dostane príliš blízko k pilníku, škrabkou odstráňte ešte viac. Meď a spájka by mali byť primerane mäkké. Na prvom obrázku by ste mali vidieť, ako sa začínajú objavovať jadrá medených drôtov, ktoré boli prestrčené.

Krok 4: Nakoniec PCB prebrúste

Pomocou mokrého/suchého brúsneho papiera pod tečúcou vodou opatrne zabrúste zvyšnú spájku z oblasti chladiča spodku čipu plošného spoja, až kým nie je holá meď a nie je plochá.

Nebuďte príliš agresívni s hrubým brúsnym papierom, inak môžete (ako ja) obrúsiť okolitú dráhu. Opäť si dajte čas a dokončite hrubým papierom 2 000, aby ste dosiahli dobré výsledky. Pozrite sa na obrázok, aj keď rozmazane by ste mali vidieť holú meď s dvoma medenými slimákmi, kde sú drôty. Všimnite si tiež pár škrabancov na niektorých spojovacích dráhach … oops ….. našťastie sa o tieto malé škrabance postará pocínovanie. Potom pomocou použitého spájkovacieho opletu pocínujte dráhy pinov, kde sa čip spojí ….. ale ponechajte oblasť chladiča holú meď … Možno budete musieť odstrániť prebytočné pocínovanie čistým spájkovacím opletením. Je dôležité, aby bolo všetko ploché.

Krok 5: Hurá, spájkovacia pasta vstupuje na scénu

Teraz získajte spájkovaciu pastu a trochu navlhčite v strede chladiča čipov. Nepoužívajte príliš veľa a nechajte okolo okrajov medzeru. Ak sa vám zvonku trochu stane, odstráňte to a skúste to znova.

Keď je čip položený na dosku plošných spojov, pasta sa roztečie, čo môže skončiť skratovaním kolíkov čipov ….. takže používajte iba toľko, koľko je potrebné. Potom umiestnite čip na dosku plošných spojov a rohové kolíky pripájajte na pocínované dráhy. Pomocou multimetra sa uistite, že nie sú žiadne skraty. Buďte opatrní pri spájkovacej paste, je jedovatá, preto si umyte ruky, ak sa na seba nejaké nanesú, a prípadné striekance očistite. Tiež by sa mal uchovávať v chladničke, keď sa nepoužíva. Pri pripájaní k rohovým čapom sa spoliehajte na pocínovanú stopu… už nepridávajte žiadnu spájku. Musíte len držať čip na mieste. Pri miernom posune čipu by ste mali mať malú vôľu. Ak do nej vložíte príliš veľa, odstráňte všetko, vyčistite a skúste to znova.

Krok 6: Zahrievajte zospodu

Teraz dosku otočte a zospodu zahrejte vytŕčajúce kúsky medeného drôtu.

Sledujte hornú stranu dosky a všimnite si, že pri tavení spájkovacej pasty a tavivách by malo byť trochu dymu. Po vychladnutí štipku postrčte. Ak sa pasta roztaví a stuhne, mala by byť pevná. Ak dôjde k nejakej hre …. Potom skúste znova zahriať alebo inak všetko odstráňte/vyčistite a skúste to znova. Nakoniec spájkujte zvyšné kolíky a predtým prichytené kolíky a vyčistite ich čistým opletením, potom odstraňovačom taviva a vyskúšajte šortky. Blahoželáme, úspešne ste tepelne aj elektricky pripojili čip s chladičom. Ospravedlňujeme sa za rozmazané obrázky, môj fotoaparát robí iba makro. Táto technika by mala byť užitočná nielen pre čipy, ako je znázornené na obrázkoch, ale aj pre vysokovýkonné diódy LED a všetky ostatné komponenty so podobnou potrebou dobrého elektrického a tepelného pripojenia k rozloženiu DPS.