Soldando por baixo dos cavacos: 6 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

Recentemente, tive que projetar um dispositivo que usava um chip com um dissipador de calor embaixo do corpo do chip. Este dissipador de calor teve que ser conectado elétrica e termicamente ao PCB.

Normalmente esses dispositivos (veja a imagem) são soldados a PCBs usando técnicas de refluxo, onde a pasta de solda é estampada na placa, os robôs colocam os chips e um forno especial aquece o dispositivo até que a pasta de solda derreta. Outros dispositivos com o mesmo problema incluem chips de driver e LEDs de alta potência. Eu tentei originalmente usar o composto de dissipador de calor de prata, entretanto, embora fosse muito bom termicamente, não fazia uma conexão elétrica confiável, o cct não funcionou bem com a vibração e a fumaça mágica escapou … levando a muitos palavrões e frustração. Após algumas experiências, desenvolvi esse método para soldar por baixo desses tipos de dispositivos para prototipagem manual sem a necessidade de um forno de refluxo.

Etapa 1: Prepare Vias Térmico

Seu PCB deve ter uma área de cobre embaixo do dissipador de calor do chip para conexão elétrica e térmica.

Primeiro, faça pequenos furos (tantos quantos couberem) sob o local onde fica o dissipador de calor do chip. Em seguida, enfie o fio de cobre nos orifícios (segunda foto). Tente usar um fio tão grosso quanto os orifícios permitirem. Você precisa de um ajuste apertado. Acabei de usar os cabos de um diodo … eles eram perfeitos … e feitos de cobre (revestido com estanho). Na segunda vez, cutucaria os fios do fundo apenas o suficiente para sair, mas não muito longe (terceira foto).

Etapa 2: Solde a parte superior e inferior da via térmica

Agora solde a parte superior e inferior dos fios espetados … tente usar o mínimo possível na parte superior, onde o chip será instalado para facilitar a próxima etapa.

Corte os fios superiores o mais próximo possível do PCB sem destruir qualquer esteira. Deixe cerca de 2-3 mm de fio saindo da parte inferior … você precisa ser capaz de conectar o calor do ferro de solda a algo quando chegar a hora de prender o chip.

Etapa 3: Arquivar a parte superior

Agora vem a parte delicada.

Lixe com cuidado, tanto quanto possível, sem arranhar o trackwork ao redor. Não tenha pressa aqui … é muito difícil e não pode ser apressado. Quando chegar muito perto da lima, use uma lâmina de escalpelamento para raspar ainda mais. O cobre e a solda devem ser razoavelmente macios. Na primeira foto você deve ser capaz de ver os núcleos dos fios de cobre que foram espetados começando a aparecer.

Etapa 4: finalmente lixar o PCB

Usando uma lixa úmida / seca sob uma torneira, lixe cuidadosamente a solda restante da área do dissipador de calor sob o chip da placa de circuito impresso até que seja cobre puro e o mais plana possível.

Não seja muito agressivo com lixa grossa ou então você pode (como eu) esmerilhar o trackwork ao redor. Mais uma vez, tome o seu tempo e termine com lixa de 2000 para obter um bom acabamento. Olhe para a foto, embora embaçado, você deve conseguir ver o cobre nu com dois conectores de cobre onde estão os fios. Observe também alguns arranhões em algumas trilhas de conexão … oops … espero que o estanho resolva esses pequenos arranhões. Depois disso, use um pouco de solda trançada para estanhar os trilhos do pino onde o chip se conectará … mas deixe a área do dissipador de calor sem cobre … você pode precisar remover o excesso de estanho com uma trança de solda limpa. É importante ter tudo plano.

Etapa 5: Viva, a pasta de solda entra no palco

Agora pegue a pasta de solda e passe um pouco no centro do dissipador de calor do chip. Não use muito e deixe uma lacuna nas bordas. Se ficar um pouco do lado de fora, remova e tente novamente.

Quando o chip é colocado no PCB, a pasta vai se espalhar, o que pode acabar causando um curto-circuito nos pinos do chip … então use apenas o necessário. Em seguida, coloque o chip no PCB e solde os pinos de canto nas trilhas estanhadas. Use um multímetro para se certificar de que não há curtos. Tenha cuidado com a pasta de solda, ela é tóxica, então lave as mãos se sujar-se e limpe quaisquer respingos. Também deve ser armazenado na geladeira quando não estiver em uso. Ao pregar nos pinos de canto, confie no trackwork estanhado … não adicione mais solda. Você só precisa manter o chip na posição. Você deve ter um pouco de jogo ao mover o chip ligeiramente. Se você colocar muito, remova tudo, limpe e tente novamente.

Etapa 6: Calor por baixo

Agora vire a placa e aqueça os pedaços de fio de cobre que saem por baixo.

Observe a parte superior da placa e observe que deve haver um pouco de fumaça à medida que a pasta de solda derrete e flui. Quando esfriar, empurre o chip. Deve ser sólido como uma rocha se a pasta tiver derretido e solidificado. Se houver alguma folga … então tente aquecer novamente, ou então remova tudo / limpe e tente novamente. Por fim, solde os pinos restantes e os pinos previamente fixados e limpe com uma trança limpa e, em seguida, um removedor de fluxo e teste para ver se há curtos. Parabéns, você conectou com sucesso um chip com um dissipador de calor embaixo tanto térmica quanto eletricamente. Desculpe pelas fotos borradas, minha câmera só faz macro. Esta técnica deve ser útil não apenas para os chips mostrados nas fotos, mas também para LEDs de alta potência e quaisquer outros componentes com uma necessidade semelhante de uma boa conexão elétrica e térmica para layouts de PCB.