Comment souder un composant SMD avec un "pad" en bas?

Je fais fabriquer un PCB pour un projet sur lequel je travaille. L'une des pièces, le pilote de moteur A4950 ( fiche technique ), a un "tampon" sur le fond, qui est destiné à être soudé à la masse du PCB pour la dissipation thermique. Je ne commande qu'une petite quantité de PCB, il ne serait donc pas logique pour moi d'acheter une sorte de service d' assemblage de PCB . Je prévois de souder moi-même les composants.

Je pensais à la soudure, et je ne sais pas comment j'allais procéder (en utilisant un fer à souder), en soudant le tampon en bas. Est-ce même possible de le faire à la main?

Je pensais que je pourrais peut-être appliquer manuellement de la pâte à souder sur le PCB, mais je ne sais pas si c'est une utilisation appropriée de la pâte à souder ou non.

Comment puis-je prototyper un circuit intégré avec un tampon exposé en bas?

La meilleure façon absolue de le faire est de tout préchauffer avec une grande source d'air chaud à haut débit ou un four. Appliquez d'abord de la pâte, si vous en avez, ou un peu de soudure de fil sur le tampon. Préchauffez ensuite. La température de préchauffage est d'environ 125 ° C environ.

Une fois que tout est imbibé de chaleur à 125 ° C, appliquez de l'air chaud localisé directement sur la pièce à souder et immédiatement autour d'elle. La température doit être suffisamment chaude pour faire fondre la soudure, mais ne pas surchauffer la pièce. Beaucoup d'équipements à air chaud bon marché ont un mauvais réglage et une mauvaise indication de la température. Vous devrez donc peut-être expérimenter. Si la soudure fond extrêmement vite, elle est trop chaude. S'il fond en 10 à 45 secondes, c'est probablement bien. Si cela prend une minute entière, alors il devrait probablement être plus chaud. Souvent, vous remarquerez que le type de pièce s'aligne automatiquement et se met en place lorsque la soudure est fondue. C'est une bonne indication qu'il fait assez chaud.

Les petites pièces reflueront probablement beaucoup plus rapidement que les grandes pièces et n'auront peut-être pas besoin d'une température aussi élevée non plus. Vos premiers efforts peuvent ne pas fonctionner correctement. Gardez donc une trace du temps, de la température et des résultats. Une fois que vous avez trouvé une recette gagnante, respectez-la.

Si vous n'avez aucun moyen de préchauffer toute la planche, vous pouvez simplement le faire comme le dit Arsenal. Si vous réparez une planche qui a traversé un four de refusion, gardez une trace du temps et de la température lorsque vous retirez la pièce. Cela vous donnera une bonne idée du temps et de la température requis pour installer le nouveau.

Pour les grandes pièces, je ne les place parfois pas avant le chauffage. Je tiens la pièce avec des pincettes près du bord du flux d'air chaud. J'utilise de l'air chaud sur le tampon jusqu'à ce que je puisse voir que la soudure est bien fondue, puis je place la partie chaude sur le tampon de soudure fondu avec des pincettes. Ne placez pas de pièce froide sur une soudure chaude. La pièce doit également être chaude, sinon vous obtiendrez un joint de soudure froid. Si vous le faites de cette façon, vous pouvez arrêter le chauffage presque immédiatement après avoir placé la pièce. Oh, aussi, utilisez le flux.

Une façon simple et bon marché de le faire est de percer un petit trou (50 à 100 mils) au centre du plot sur le PCB. Soudez le tampon lui-même mais pas tant qu'il flaque. Souder ou au moins fluxer le tampon sur le circuit intégré et souder uniquement les broches d'angle au PCB.

Mettez un fer à souder d'environ 60 watts avec une petite pointe de burin à l'arrière du PCB et dans le trou que vous avez percé. Cela chauffera suffisamment le tampon IC et le tampon PCB pour fusionner. Utilisez un doigt ganté pour presser le CI à plat lorsqu'il fusionne avec le tampon. ARRÊTEZ l'instant où cela se produit. Vous pouvez maintenant souder manuellement ou utiliser des infrarouges ou un pistolet thermique pour souder les broches restantes.

Cela fonctionne bien une fois que vous l'avez fait plusieurs fois. Vous perdez un peu de transfert de chaleur vers le PCB à l'aide de cette astuce, mais moins de risques de dommages de cuisson du CI ou du PCB si les autres procédures durent trop longtemps.

EDIT: La seule fois où cette astuce ne fonctionnera pas est avec les cartes multicouches et vous savez qu'il y a des traces que vous pourriez traverser. Cependant, les circuits intégrés qui ont un tampon inférieur pour la mise à la terre et / ou un dissipateur thermique n'ont normalement aucune trace cachée sous eux. Il y aurait tout au plus un bornier de mise à la terre avec un anneau de condensateurs SMD autour de son périmètre. À moins qu'il ne soit très petit, il est toujours sécuritaire de percer un petit trou au centre.

Merci à @MichaelKaras pour sa suggestion que si vous faites votre propre disposition de carte, un trou de 50 mil peut être intégré dans la carte qui est plaquée à la maison du conseil. Cela crée plus de surface pour transférer la chaleur et éviter de percer des bavures dans le cuivre si cela est fait plus tard. La plaque traversante permet également de récupérer plus de chaleur du fer à souder, de sorte que cette étape se déroule rapidement. De plus, il vous permet de router quelques traces autour du trou si cela simplifie le routage.

Voici une façon de le faire sans pistolet à air chaud.

Comme la pièce n'a que des broches sur deux côtés, vous pouvez allonger le coussin central, comme ici pour U3. De cette façon, vous pouvez le chauffer avec la puce en place:

Ensuite, pré-étamez le tampon sur l'appareil et sur le PCB, et chauffez jusqu'à ce qu'il fonde ensemble. Après cela, vous pouvez souder le reste des broches normalement.

Si vous avez de la pâte à souder et un pistolet à air chaud réglable (débit d'air et chaleur), vous pouvez les utiliser.

Ce que j'utilise, c'est de mettre de la pâte à souder sur des tampons (j'utilise une seringue avec une aiguille très fine pour l'appliquer, ça n'a vraiment pas besoin de beaucoup), placez le composant le mieux possible. Il ne doit pas être parfait à 100%, surtout si la carte a une résistance à la soudure, car la pâte de soudage par refusion permettra à la pièce de s'aligner un peu, mais pas trop.

Ensuite, j'utilise un faible débit d'air (la pièce peut être emportée) avec environ 350 à 400 ° C et j'essaie de chauffer uniformément autour de la pièce. À un moment donné, la pâte à souder commencera à refluer au niveau des broches. Pour obtenir le coussin inférieur, il a besoin d'un peu plus de chaleur, donc je continue pendant quelques secondes autour de la puce.

S'il y a de petites pièces (condensateurs de découplage par exemple) à proximité de la puce, préparez-vous à ce qu'elles s'envolent ou tombent sur vous.

Donc, une fois que vous avez terminé, inspectez attentivement la planche pour tout short qui pourrait se produire pendant cette procédure - ce n'est pas rare pour moi au moins.

Cette méthode exerce une contrainte thermique sur le PCB, donc après environ 4 ou 5 tentatives, le PCB montrera des signes de dégradation et j'utilise généralement un nouveau.

Pistolet à air chaud et beaucoup de flux. Une autre méthode que j'ai utilisée pour souder ces pièces avec un fer à souder est de mettre quelques vias sur le tampon thermique et de le souder à travers cela. Ce n'est pas la meilleure méthode mais elle est assez bonne pour le prototypage.

Si la puissance dissipée dans la pièce est faible (comme 1/3 ou 1/4) de la capacité de dissipation nominale, vous pourrez peut-être ne pas souder le tampon du tout (sauf s'il est également utilisé pour la mise à la terre ou une connexion électrique, ce qui pour beaucoup de pièces le tampon thermique est connecté à une broche et le tampon).

Une autre option si la connexion électrique n'est pas nécessaire avec le coussin thermique en bas est de mettre un dissipateur thermique sur le dessus pour le prototypage (parfois même un bloc d'aluminium fera l'affaire, tout pour augmenter la surface de l'air).

[Avertissement: Cette technique n'est proposée que pour les prototypes uniques.]

Une fois, j'ai dû souder une puce SOIC avec un tampon thermique sur une carte à 2 couches. Je n'ai pas eu à utiliser de pâte à souder. Voici comment je l'ai fait.

1. Disposition PCB. La couche inférieure de mon PCB a servi de plan de masse. J'ai ajouté des vias sous le circuit intégré, qui connectait le coussin thermique au plan de masse de la couche inférieure. Le but principal des vias était d'éloigner la chaleur dissipée par le CI. Les mêmes vias peuvent conduire la chaleur nécessaire au soudage.

2. Soudez l'aile de mouette accessible mène à l'extérieur du CI. Cela le maintiendra en place.

3. Facultatif, mais très utile. Appliquez de la chaleur en vrac à votre PCB. Vous pouvez utiliser un four. Même un sèche-cheveux domestique pourrait fonctionner pour cela. [J'utilise un pistolet thermique industriel, qui est un sèche-cheveux envahi.] Le but de la chaleur en vrac est de réduire la quantité de "chaleur topique" que vous appliquerez avec un fer à souder à l'étape suivante.

4. Chaleur de précision. Retournez la planche. Collez le fer à souder à l'ouverture via sur le côté inférieur. Alimentez généreusement la soudure et le flux dans les vias. La soudure s'écoulera à travers les vias vers le tampon thermique, où elle établira un contact électrique et thermique.

---

¹ J'ai utilisé la soudure au plomb à l'ancienne pour l'étape 5. Elle a un point de fusion inférieur à celui des produits modernes.
² Si vous avez le choix entre des pointes, utilisez une pointe moyenne ou grande pour l'étape 5.
³ Si votre planche a des couches de plan intérieur, il sera plus difficile de faire fonctionner cette méthode.

Pour souder des tampons qui sont sous le composant, vous ne pouvez malheureusement pas utiliser de fer à souder, vous avez besoin d'un pistolet thermique ou mieux d'une station. .... et plein de Flux. J'espère que ça répond à ta question.

Le pistolet à air chaud, la pâte à souder et le flux sont la bonne réponse comme d'autres l'ont posté. Cependant, je voudrais ajouter des précisions sur la température à utiliser. Préchauffez à environ 120 ° C pendant une minute, puis augmentez progressivement la chaleur de 10 ° C toutes les 5 secondes jusqu'à ce que vous atteigniez 240 ° C ou 250 ° C (pour les pièces plus grandes). Comptez ensuite lentement jusqu'à 5 et commencez à diminuer la température pas à pas. la diminution peut se faire plus rapidement. De retour à 125C, vous pouvez couper l'air chaud. NE chauffez PAS à une température plus élevée que cela! Votre pièce et le PCB et les autres pièces autour vont fondre. Dans la fiche technique, la température et le temps de soudage par refusion maximum doivent être écrits. Ne les dépassez pas. Si vous n'avez pas de pistolet à air comprimé réglementé et que vous ne pouvez pas en avoir, vous pouvez essayer de jouer avec un thermomètre numérique, mais c'est beaucoup plus difficile et moins fiable. Je recommande fortement d'en acheter un si vous en faites plus de 10 pièces. Le pistolet à air peut également être utilisé pour souder ou réparer des plastiques, des manchons de contact à souder et d'autres choses.

Une façon très bâclée mais existante de le faire est d'avoir le tampon sur la carte légèrement plus grand, de souder un fil fin et court au composant lui-même, puis après avoir placé le composant, de souder le reste du fil au tampon. Cela élèvera le composant à environ un mm de la carte, vous pouvez pousser de la colle conductrice de chaleur en dessous. :) Je peux voir les tressaillements sur les visages et je comprends parfaitement, mais cela peut réellement fonctionner, prend soin de la connexion électrique et de la chaleur, et ne nécessite pas de pistolet à air.

Il est possible de souder à la main si vous concevez la carte nue avec un trou à travers la carte qui est assez grand pour que la pointe du fer à souder s'adapte, mais vous aurez également besoin d'un tampon de mise à la terre. Jetez un oeil à l'image pour référence. Je ne recommande fortement pas de le faire, mais si vous ne construisez qu'une poignée de planches, cela fonctionnera. Si jamais vous décidez d'obtenir un plus grand volume, retirez le trou et louez un CM. L'image est d'un dfn avec un plot de masse.

Utilisez ce lien pour l'image.