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Soldar debajo de chips

julio 22, 2021
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Recientemente tuve que diseñar un dispositivo que usaba un chip con un disipador de calor debajo del cuerpo del chip. Este disipador de calor tenía que estar conectado eléctrica y térmicamente a la PCB.

Por lo general, estos dispositivos (ver imagen) se sueldan a PCB utilizando técnicas de reflujo, donde la pasta de soldadura se estampa en la placa, los robots colocan los chips y un horno especial calienta el dispositivo hasta que la pasta de soldadura se derrita. Otros dispositivos con el mismo problema incluyen chips de controlador y LED de alta potencia.

Originalmente intenté usar compuesto de disipador de calor plateado, sin embargo, aunque era bastante bueno térmicamente, no hizo una conexión eléctrica confiable, el CCT funcionó mal con la vibración y el humo mágico se escapó … lo que provocó muchas palabrotas y frustración.

Después de un poco de experimentación, se me ocurrió este método para soldar debajo de este tipo de dispositivos para la creación de prototipos a mano sin necesidad de un horno de reflujo.

Paso 1: preparar vías térmicas

Preparar vías térmicasPreparar vías térmicasPreparar vías térmicas

Su PCB debe tener un área de cobre debajo del disipador térmico del chip para la conexión eléctrica y térmica.

Primero taladre pequeños orificios (tantos como puedan caber) debajo de donde va el disipador de calor del chip.

A continuación, introduzca el alambre de cobre a través de los orificios (segunda imagen). Trate de usar alambre tan grueso como lo permitan los agujeros. Necesitas un ajuste ceñido. Solo usé los cables de un diodo … eran perfectos … y estaban hechos de cobre (chapado con estaño).

La segunda vez, empujaría los cables desde la parte inferior lo suficiente para sobresalir, pero no demasiado (tercera foto).

Paso 2: suelde la parte superior e inferior de la vía térmica

Suelde la parte superior e inferior de la vía térmica.Suelde la parte superior e inferior de la vía térmica.

Ahora suelde la parte superior e inferior de los cables perforados … trate de usar lo menos posible en la parte superior, donde se instalará el chip para facilitar el siguiente paso.

Recorte los cables superiores lo más cerca posible de la PCB sin destruir ninguna vía. Sin embargo, deje unos 2-3 mm de cable asomando desde la parte inferior … Necesita poder conectar el calor del soldador a algo cuando llegue el momento de conectar el chip.

Paso 3: Archivar la parte superior

Archivar la parte superiorArchivar la parte superior

Ahora viene la parte delicada.

Lime con cuidado tanto como sea posible sin rayar las vías circundantes. Tómese su tiempo aquí … es muy difícil y no se puede apresurar.

Cuando se acerque demasiado a la lima, use una cuchilla de escalpa para raspar aún más. El cobre y la soldadura deben ser razonablemente blandos.

En la primera imagen, debería poder ver los núcleos de los cables de cobre que se pincharon comenzando a aparecer.

Paso 4: Finalmente lija la PCB

Finalmente lija la PCBFinalmente lija la PCB

Usando papel de lija húmedo / seco debajo de un grifo, lije con cuidado el resto de la soldadura del área del disipador de calor debajo del chip de la PCB hasta que quede de cobre desnudo y lo más plano posible.

No sea demasiado agresivo con papel de lija grueso o de lo contrario podría (como hice yo) pulir las vías circundantes. Nuevamente, tómate tu tiempo y termina con papel de lija de 2000 para obtener un buen acabado.

Mire la imagen, aunque borrosa, debería poder ver cobre desnudo con dos babosas de cobre donde están los cables.

También tenga en cuenta un par de arañazos en algunas pistas de conexión … vaya … con suerte, el estañado se encargará de estos pequeños arañazos.

Después de esto, use un poco de trenza de soldadura usada para estañar las pistas de los pines donde se conectará el chip … pero deje el área del disipador de calor desnudo … es posible que deba eliminar el exceso de estañado con una trenza de soldadura limpia. Es importante tener todo plano.

Paso 5: Hurra, la pasta de soldadura entra al escenario.

Hurra, la pasta de soldadura entra al escenario.Hurra, la pasta de soldadura entra al escenario.

Ahora toma la pasta de soldadura y aplica un poco en el centro del disipador de calor de los chips. No uses demasiado y deja un espacio alrededor de los bordes. Si sale un poco por fuera, retírelo y vuelva a intentarlo.

Cuando el chip se coloca en el PCB, la pasta se saldrá, lo que podría terminar provocando un cortocircuito en los pines del chip … así que solo use la cantidad necesaria.

A continuación, coloque el chip en la PCB y suelde por puntos los pines de las esquinas a las pistas estañadas. Use un multímetro para asegurarse de que no haya pantalones cortos.

Tenga cuidado con la pasta de soldadura, es tóxica, así que lávese las manos si se mancha y limpie las salpicaduras. También debe guardarse en el frigorífico cuando no esté en uso.

Cuando coloque clavos en los pines de las esquinas, confíe en los rieles estañados … no agregue más soldadura. Solo necesita mantener el chip en posición. Debería tener un poco de juego cuando mueva la ficha ligeramente. Si pone demasiado, retire todo, limpie y vuelva a intentarlo.

Paso 6: calor desde abajo

Calor desde abajoCalor desde abajo

Ahora dé la vuelta a la placa y caliente los trozos de alambre de cobre que sobresalen por debajo.

Observe la parte superior de la placa y observe que debería haber un poco de humo a medida que la pasta de soldadura se derrite y fluye.

Cuando se enfríe, empuje el chip. Debe ser sólido como una roca si la pasta se ha derretido y solidificado. Si hay algún juego … intente calentar de nuevo, o bien quite todo / limpie y vuelva a intentarlo.

Finalmente suelde los pines restantes y los pines previamente clavados y limpie con una trenza limpia, luego un removedor de fundente y pruebe si hay cortos.

Felicitaciones, ha conectado con éxito un chip con un disipador de calor debajo tanto térmica como eléctricamente.

Perdón por las fotos borrosas, mi cámara solo hace macro.

Esta técnica debería ser útil no solo para chips como se muestra en las imágenes, sino también para LED de alta potencia y cualquier otro componente con una necesidad similar de una buena conexión eléctrica y térmica a los diseños de PCB.

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    21 comentarios

    0
    throbscottle
    throbscottle

    Hace 5 años en Introducción

    Absolutamente ingenioso. Me preguntaba cómo soldarlos, ¡gracias!

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    Stormwlf
    Stormwlf

    Hace 8 años en Paso 6

    ¡Buen concepto gracias por la información!

    0
    idiota extraño
    idiota extraño

    Hace 12 años en Paso 6

    Solo tengo que preguntar esto. ¿Por qué se borró el nombre del chip?

    0
    kllrwolf
    kllrwolf

    Responder hace 12 años el Introducción

    Muchos profesores de la escuela (especialización en Ingeniería Eléctrica) me han dicho que una vez que comienzas a hacer cosas que otros usarán, eliminar los identificadores de chip es la mejor manera de proteger tu diseño de personas que intentarán realizar ingeniería inversa.

    0
    idiota extraño
    idiota extraño

    Responder hace 12 años el Introducción

    ¿Triste no es? Que la gente haga cosas como ser un imitador. 🙁

    0
    Derin
    Derin

    Responder hace 11 años el Introducción

    Y dificulta el trabajo del cosechador.

    0
    rgbphil
    rgbphil

    Responder hace 12 años el Introducción

    nada misterioso, solo quería tener una imagen despejada para enfatizar el proceso, no el circuito. Es un controlador de modo de conmutación LTC3477 en caso de que esté interesado.

    0
    danlab
    danlab

    Hace 12 años en Introducción

    ¡Sí, alguien más que lo llame humo mágico! Odio volver a poner el humo mágico después de que se haya escapado.

    0
    dibujante
    dibujante

    Hace 14 años en Paso 6

    “Perdón por las fotos borrosas, mi cámara solo hace macro”. Creo que encontrará que agregar más luz y sostener la cámara todavía será suficiente.

    0
    andrew101
    andrew101

    Responder hace 12 años el Introducción

    sí, recorta la imagen o mantenla más lejos y haz zoom

    0
    jridley
    jridley

    Responder hace 14 años el Paso 6

    Y si realmente es cierto que la cámara no enfocará tan cerca, entonces no se acerque tanto, simplemente recorte la imagen.

    0
    Sumguysr
    Sumguysr

    hace 14 años

    muy buena idea y un excelente instructable. pero ¿no sería más fácil simplemente poner la pasta de soldadura en el disipador de calor y poner todo en una placa caliente? Intentaré recordar publicar un enlace mañana. Estoy demasiado cansado en este momento.

    0
    rgbphil
    rgbphil

    Responder hace 14 años

    sí … miré el PCB en el método de la placa calefactora, pero estaba un poco preocupado por el control del calor. Preocupado por cocinar el chip básicamente. Con este método, el soldador no está en el componente más tiempo que el tiempo normal para soldar un componente de retención, por lo que presumiblemente menos tiempo para dañar los componentes electrónicos. Si tuviera un tablero enchapado, con vías colocadas debajo del chip, podría evitar el proceso de colocar alambres / lijar, etc. Sin embargo, este instructivo es principalmente para la creación de prototipos a mano, donde graba y perfora los tableros usted mismo.

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    starphire
    starphire

    Responder hace 14 años

    Si puede ver que la pasta de soldadura se derrite en charcos brillantes de soldadura fundida, puede usarla para evitar el sobrecalentamiento, simplemente retire el calor cuando haga la transición. La gente ha estado haciendo esto con hornos tostadores durante años; he hecho literalmente cientos de tablas de esta manera. Simplemente ya no uses el horno para comer. En realidad, un horno tostador normal tiene puntos calientes, y puede obtener resultados desiguales si intenta hacer tablas más grandes en ellos. Hoy en día, uso un horno de convección de mesa barato y funciona fantásticamente bien. La temperatura máxima. al asar está justo por encima de la temperatura de reflujo.

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    Sumguysr
    Sumguysr

    Responder hace 14 años

    Los chips que no tienen cables expuestos deben soldarse en hornos de reflujo y pueden soportar el calor. Prácticamente todos los componentes SMD pueden soportar el calor.

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    Yo mismo
    Yo mismo

    hace 14 años

    No estoy seguro de que el cobre en las vías sea importante en una distancia tan corta. ¿Por qué no simplemente perforar los agujeros, aplicar pasta y pegar el chip en la parte superior, calentar desde la parte inferior y dejar que la pasta llene las vías?

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    rgbphil
    rgbphil

    Responder hace 14 años

    También probé eso … la pasta no moja los orificios, y terminas con la soldadura formándose solo en el lado inferior y un orificio lleno de fundente. Supongo que la tensión superficial del flujo tiene algo que ver con eso. Si hizo los agujeros lo suficientemente grandes, digamos 3 mm o usó una punta muy delgada y logró que la punta del soldador toque la parte superior a través del agujero, entonces eso …

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