Πώς να κολλήσετε εξαρτήματα τσιπ: Οδηγός επανεπεξεργασίας SMD

Η χειροκίνητη συγκόλληση εξαρτημάτων τσιπ επιφανειακής τοποθέτησης (SMD) είναι μια δεξιότητα που μαθαίνεται αρκεί να έχετε τα κατάλληλα εργαλεία και μια μέθοδο για κάθε τύπο συσκευασίας. Η βασική ιδέα είναι απλή: ένα σίδερο ελεγχόμενης θερμοκρασίας, καλή ροή, λεπτή συγκόλληση και σταθερή τσιμπιδάκι θα σας επιτρέψουν να τοποθετήσετε και να κολλήσετε τα περισσότερα παθητικά και μολυβδούχα ολοκληρωμένα κυκλώματα με το χέρι, ενώ τα εξαρτήματα χωρίς μόλυβδο και τα εξαρτήματα με σφαιρικό πλέγμα χρειάζονται ζεστό αέρα. Αυτός ο οδηγός εξηγεί πώς να κολλήσετε εξαρτήματα τσιπ βήμα προς βήμα, συσκευασία με συσκευασία, και πώς να αποφύγετε τα λάθη, τις γέφυρες, τις κρύες ενώσεις και τα ανυψωμένα τακάκια, που δυσκολεύουν τους αρχάριους. Για τη συναρμολόγηση σε παραγωγή εξαρτημάτων τσιπ 1206 , η γεωμετρία των τακακιών, η εναπόθεση πάστας και η τοποθέτηση των εξαρτημάτων εξακολουθούν να χρειάζονται ελεγχόμενες ρυθμίσεις, παρόλο που η συσκευασία είναι μεγαλύτερη από πολλά μικροσκοπικά παθητικά.

Εργαλεία για συγκόλληση εξαρτημάτων SMD

Τα καλά αποτελέσματα ξεκινούν με το σωστό κιτ. Τίποτα από αυτά δεν είναι εξωτικό, αλλά η προσπάθεια συγκόλλησης λεπτών εξαρτημάτων SMD με ένα φθηνό, ανεξέλεγκτο σίδερο είναι ο κύριος λόγος που οι άνθρωποι δυσκολεύονται.

Σημείωση για τη θερμοκρασία του σιδήρου

Ρυθμίστε το σίδερο αρκετά ζεστό ώστε να βραχεί γρήγορα, αλλά όχι περισσότερο από όσο χρειάζεται. Η κολλητική ουσία με μόλυβδο ρέει σε χαμηλότερη θερμοκρασία από την κολλητική ουσία χωρίς μόλυβδο, επομένως η εργασία χωρίς μόλυβδο θερμαίνεται λίγο περισσότερο. Ο στόχος είναι να κάνετε κάθε άρθρωση γρήγορη: μια σύντομη, ζεστή επαφή προκαλεί λιγότερη ζημιά από μια μακρά, χλιαρή, ένα θέμα που διατρέχει ολόκληρο τον οδηγό.

Επιλογή συγκολλητικού υλικού: Με μόλυβδο vs χωρίς μόλυβδο

Η επιλογή του κράματος συγκόλλησης αλλάζει την αίσθηση της εργασίας και τη θερμοκρασία που χρησιμοποιείτε.

Για εκμάθηση και επανεπεξεργασία, η κολλητική ουσία με μόλυβδο είναι η πιο εύκολη επιλογή. Για οτιδήποτε πρέπει να συμμορφώνεται με την Οδηγία RoHS, χρησιμοποιήστε κολλητική ουσία χωρίς μόλυβδο και αναμένετε ελαφρώς πιο ζεστό σίδερο, λίγο περισσότερη ροή και πιο θαμπό φινίρισμα σύνδεσης, κάτι που είναι φυσιολογικό και δεν αποτελεί ένδειξη ψυχρής σύνδεσης. Οι γραμμές παραγωγής επαναχρησιμοποιούν κράματα χωρίς μόλυβδο με αυστηρά ελεγχόμενα προφίλ κατά τη διάρκεια της αυτοματοποιημένης συναρμολόγησης SMT , ειδικά στις πυκνές, λεπτής διατομής σανίδες που σχετίζονται με την κατασκευή υψηλής ταχύτητας . Με το χέρι, αντισταθμίζετε με επιπλέον ροή και υπομονή.

Γιατί η ροή είναι απαραίτητη για την συγκόλληση SMD

Η ροή είναι η μεγαλύτερη διαφορά μεταξύ της απογοητευτικής συγκόλλησης SMD και της εύκολης συγκόλλησης SMD. Καθαρίζει χημικά τις μεταλλικές επιφάνειες και βοηθά το λιωμένο συγκολλητικό υλικό να ρέει και να υγραίνεται, έτσι ώστε οι ενώσεις να σχηματίζονται καθαρά και οι γέφυρες να αποσυνδέονται.

• Εφαρμόστε επιπλέον ροή πέρα από αυτό που υπάρχει στον πυρήνα του συγκολλητικού, ειδικά για ολοκληρωμένα κυκλώματα λεπτού βήματος.
• Η ροή κάνει τις γέφυρες επισκευάσιμες. Με τη ροή και το φυτίλι κόλλησης, η περίσσεια κόλλησης αφαιρείται εύκολα.
• Επιλέξτε έναν κατάλληλο τύπο. Το μη καθαρό flux είναι βολικό. Το κολοφώνιο λειτουργεί καλά, αλλά μπορεί να χρειάζεται καθάρισμα μετά, κάτι που συνδέεται με τον λόγο για τον οποίο οι σανίδες καθαρίζονται καθόλου.

Αν μια άρθρωση αρνείται να βραχεί, η απάντηση είναι σχεδόν πάντα περισσότερο υγρό άλεσης και μια καθαρή άκρη, όχι περισσότερη θερμότητα. Η αναζήτηση θερμότητας αντί για υγρό άλεσης είναι ο τρόπος με τον οποίο καταστρέφονται τα τακάκια.

Πώς να κολλήσετε αντιστάσεις και πυκνωτές τσιπ

Οι αντιστάσεις και οι πυκνωτές σε συσκευασίες τσιπ (0805, 0603, 0402 και μικρότερες) είναι το πιο εύκολο σημείο για να ξεκινήσετε. Η αξιόπιστη μέθοδος έχει μια σαφή ακολουθία.

1. Κασσίτερος ένα μαξιλάρι. Προσθέστε μια μικρή ποσότητα κόλλας σε ένα μόνο από τα δύο τακάκια.
2. Τοποθετήστε το εξάρτημα. Κρατήστε το εξάρτημα με τσιμπιδάκι, ξαναζεστάνετε το επικασσιτερωμένο επίθεμα και σύρετε το εξάρτημα στη θέση του έτσι ώστε το ένα άκρο να κολληθεί προς τα κάτω.
3. Κολλήστε το άλλο άκρο. Με το εξάρτημα τώρα αγκυρωμένο, κολλήστε καθαρά το δεύτερο άκρο.
4. Ξαναγεμίστε το πρώτο άκρο με ροή, εάν χρειάζεται. Αγγίξτε ξανά την πρώτη άρθρωση ώστε να είναι ένα σωστό φιλέτο, όχι απλώς μια καρφίτσα.

Ο λόγος για τον οποίο επικασσιτερώνεται πρώτα μόνο ένα ταμπόν είναι ο έλεγχος: το εξάρτημα παραμένει στη θέση του ενώ φτιάχνετε τη δεύτερη ένωση και αποφεύγετε να θερμαίνετε και τα δύο άκρα ταυτόχρονα. Όσο μικρότερο είναι το εξάρτημα, τόσο μεγαλύτερη σημασία έχει αυτό και τόσο περισσότερο θα εκτιμήσετε τη μεγέθυνση και τη σταθερή τσιμπιδάκι.

Πώς να κολλήσετε τσιπ SOIC και QFP

Τα τσιπ με ορατά καλώδια κατά μήκος των άκρων τους, SOIC, SSOP, QFP, φαίνονται τρομακτικά αλλά είναι πολύ εύκολα εφικτά με το χέρι επειδή κάθε άρθρωση είναι προσβάσιμη.

Κολλήστε και μετά κολλήστε τις σειρές

1. Ευθυγραμμίστε και κολλήστε τη μία γωνία. Τοποθετήστε προσεκτικά το τσιπ πάνω από το αποτύπωμά του και κολλήστε μια μόνο γωνιακή ακίδα για να ασφαλίσετε την ευθυγράμμιση. Ελέγξτε ότι κάθε ακίδα κάθεται στο επίθεμά της πριν συνεχίσετε.
2. Στερεώστε την απέναντι γωνία. Αυτό διορθώνει το τετράγωνο του μέρους.
3. Κολλήστε κάθε σειρά. Προσθέστε συλλίπασμα και κολλήστε τις ακίδες, είτε μία προς μία είτε με «συγκόλληση με σύρσιμο», σύροντας μια χάντρα κόλλησης κατά μήκος της σειράς με την άκρη μιας σμίλης.
4. Καθαρίστε τυχόν γέφυρες. Εκεί που γεφυρώνονται οι πείροι, προσθέστε συλλίπασμα και τραβήξτε την περίσσεια με φυτίλι κόλλησης.

Οι γέφυρες είναι κανονικές με εξαρτήματα λεπτού βήματος και δεν αποτελούν πρόβλημα, ενώ με το συλλίπασμα και το φυτίλι αφαιρούνται σε δευτερόλεπτα. Η δεξιότητα είναι η ευθυγράμμιση στο πρώτο βήμα. Αν το τσιπ είναι ίσιο στα τακάκια του, τα υπόλοιπα είναι ρουτίνα. Για συσκευές πολύ λεπτού βήματος, η ίδια φροντίδα που εφαρμόζει ένα εργοστάσιο κατά τη συναρμολόγηση στην παραγωγή (καλό συλλίπασμα, η σωστή άκρη, σταθερή τεχνική) είναι αυτό που κάνει την χειρωνακτική εργασία επιτυχημένη.

Συγκόλληση πακέτων QFN και BGA

Ορισμένα πακέτα κρύβουν τις συνδέσεις τους, και σε αυτά ακριβώς τα σημεία υστερεί ένα σίδερο από μόνο του.

QFN και εξαρτήματα χωρίς μόλυβδο

Ένα QFN έχει τερματικά στην κάτω πλευρά του και συνήθως ένα κεντρικό θερμικό μαξιλαράκι, επομένως δεν υπάρχει τίποτα που να μπορεί να φτάσει με μια σιδερένια άκρη. Η πρακτική μέθοδος είναι η κόλλα συγκόλλησης στα μαξιλαράκια συν ζεστός αέρας ή μια θερμή πλάκα για επαναπλήρωση από κάτω. Οι κρυφές ενώσεις σημαίνουν ότι δεν μπορείτε να τις επιβεβαιώσετε οπτικά αργότερα.

Πακέτα BGA

Ένα BGA τοποθετείται σε ένα πλέγμα από μπάλες συγκόλλησης κάτω από το σώμα. Δεν υπάρχει τρόπος να συγκολληθεί χειροκίνητα. Χρειάζεται σταθμό επανεπεξεργασίας θερμού αέρα ή υπέρυθρων και, για αντικατάσταση, επανεπεξεργασία. Επειδή οι ενώσεις είναι αόρατες, η επαλήθευσή τους απαιτεί ακτινογραφία, τον ίδιο λόγο που οι γραμμές παραγωγής ακτινογραφούν αυτά τα εξαρτήματα κατά τη συναρμολόγηση.

Συνηθισμένα προβλήματα και διορθώσεις συγκόλλησης SMD

Σχεδόν κάθε πρόβλημα συγκόλλησης με το χέρι εμπίπτει σε μια σύντομη λίστα και το καθένα έχει μια σαφή αιτία και λύση.

Το ανυψωμένο ταμπόν αξίζει ιδιαίτερης προσοχής: το να κρατάτε το σίδερο σε ένα ταμπόν για πολύ ώρα ή να επεξεργάζεστε την ίδια σύνδεση επανειλημμένα, μπορεί να ξεκολλήσει τον χαλκό από το laminate, μια αποτυχία με τις δικές της ειδικές αιτίες. Η άμυνα είναι η αρχή από την αρχή αυτού του οδηγού, σύντομη και ζεστή αντί για μεγάλη και χλιαρή, συν αρκετή ροή ώστε να σχηματίζονται οι ενώσεις με την πρώτη προσπάθεια. Χειριστείτε την σανίδα απαλά και χρησιμοποιήστε μια διάταξη ασφαλή για ηλεκτροστατική εκκένωση (ESD) για να προστατεύσετε τα ευαίσθητα μέρη.

Πώς να ελέγξετε τις συνδέσεις συγκόλλησης SMD

Μια σύνδεση που φαίνεται σωστή είναι συνήθως σωστή, επομένως η επιθεώρηση είναι κυρίως οπτική, με έλεγχο συνδεσιμότητας.

• Αναζητήστε ένα λείο φιλέτο. Η κόλληση πρέπει να καμπυλώνει καθαρά από το μαξιλάρι μέχρι το μόλυβδο, όχι να κάθεται σε μπάλα.
• Ελέγξτε για γέφυρες και ανοίγματα. Υπό μεγέθυνση, βεβαιωθείτε ότι δεν υπάρχουν ενωμένες γειτονικές ακίδες και ότι όλες οι ακίδες είναι συγκολλημένες.
• Προσοχή στο φινίρισμα. Οι αρθρώσεις χωρίς μόλυβδο φαίνονται πιο θαμπές από τις μολυβδούχες. Το θαμπό δεν είναι το ίδιο με το κρύο.
• Επαληθεύστε τη συνέχεια. Ένα πολύμετρο επιβεβαιώνει τις συνδέσεις και εντοπίζει γέφυρες που δεν έχει παρατηρήσει το μάτι σας.

Τα επίσημα κριτήρια αποδοχής που χρησιμοποιούν τα εργοστάσια, το σχήμα του φιλέτου, η διαβροχή, οι επιτρεπόμενες συνθήκες, κωδικοποιούνται στο IPC-A-610 και η εξέτασή τους δίνει μια χρήσιμη νοητική εικόνα για το πώς πρέπει να μοιάζει μια καλή άρθρωση ακόμη και για χόμπι.

Πότε να χρησιμοποιήσετε τη συναρμολόγηση SMT αντί για αυτό

Η χειροκίνητη συγκόλληση είναι ιδανική για πρωτότυπα, επισκευές και μικρές κατασκευές. Υπάρχει όμως ένα σημείο όπου η συναρμολόγηση της πλακέτας από ένα εργοστάσιο είναι ταχύτερη, φθηνότερη και πιο αξιόπιστη.

• Πολλά εξαρτήματα λεπτού βήματος ή χωρίς μόλυβδο (πολλά QFN ή BGA) βρίσκονται σε πολύ καλύτερη θέση από μηχανή.
• Περισσότερες από μια χούφτα σανίδες γέρνει την ισορροπία προς τη συναρμολόγηση της μηχανής.
• Μικροσκοπικά παθητικά (0201 και μικρότερα) δεν είναι πρακτικά δυνατό να τοποθετηθούν αξιόπιστα με το χέρι.

Σε αυτές τις περιπτώσεις, η αποστολή του σχεδίου για συναρμολόγηση PCB συμπληρώνει την πλακέτα σε μια αυτοματοποιημένη γραμμή και τα ίδια αρχεία κλιμακώνονται σε συναρμολόγηση μεγάλου όγκου χωρίς επανασχεδιασμό. Μια γρήγορη ανασκόπηση του σχεδίου επιβεβαιώνει πρώτα ότι τα αποτυπώματα και οι αποστάσεις είναι έτοιμα για συναρμολόγηση και οι πλακέτες με μεγάλα θερμικά φορτία μπορούν να χρησιμοποιήσουν ένα υπόστρωμα κατάλληλο για συναρμολόγηση με μεταλλικό πυρήνα . Η ίδια η γυμνή πλακέτα προέρχεται από την τυπική κατασκευή PCB.

Λάβετε μια προσφορά συναρμολόγησης

Με ένα σίδερο ελεγχόμενης θερμοκρασίας, άφθονο συλλίπασμα και τη σωστή μέθοδο για κάθε συσκευασία, η συγκόλληση εξαρτημάτων τσιπ με το χέρι είναι πολύ εύκολη και θα ξέρετε πότε μια εργασία είναι καλύτερο να σταλεί σε μια γραμμή συναρμολόγησης. Μπορείτε να διαβάσετε περισσότερα για την Highleap Electronics και τις υπηρεσίες συναρμολόγησης από πρωτότυπο σε παραγωγή.

Συχνές ερωτήσεις

Σε ποια θερμοκρασία πρέπει να ρυθμίσω το κολλητήρι μου για εργασία με SMD;

Αρκετά ζεστό για να βρέξει μια σύνδεση γρήγορα, αλλά όχι περισσότερο από όσο χρειάζεται. Η συγκόλληση χωρίς μόλυβδο χρειάζεται κάπως υψηλότερη ρύθμιση από την κολλητική ουσία με μόλυβδο. Το κλειδί είναι να γίνεται κάθε σύνδεση με μια σύντομη, θερμή επαφή και όχι με παρατεταμένη θέρμανση, η οποία προστατεύει τα τακάκια και τα εξαρτήματα.

Χρειάζομαι όντως ροή αν το κολλητικό μου έχει ήδη πυρήνα;

Ναι, ειδικά για ολοκληρωμένα κυκλώματα λεπτού βήματος. Η επιπλέον ροή πέρα ​​από τον πυρήνα του συγκολλητικού υλικού καθαρίζει τις επιφάνειες, έτσι ώστε το συγκολλητικό υλικό να διαβρέχεται καθαρά και οι γέφυρες να αποσυνδέονται με φυτίλι. Εάν μια σύνδεση δεν διαβρέχεται, προσθέστε ροή και καθαρίστε την άκρη αντί να προσθέσετε θερμότητα.

Πώς μπορώ να κολλήσω μια μικροσκοπική αντίσταση ή πυκνωτή χωρίς να κινηθεί;

Καλύψτε πρώτα μόνο ένα τακάκι, στη συνέχεια κρατήστε το εξάρτημα με τσιμπιδάκι και ξανακυκλώστε το τακάκι έτσι ώστε το ένα άκρο να κολληθεί προς τα κάτω. Με το εξάρτημα αγκυρωμένο, κολλήστε το άλλο άκρο και ισιώστε το πρώτο. Η κασσίτεροση μόνο ενός τακακιού εμποδίζει το εξάρτημα να μετακινηθεί ενώ εργάζεστε.

Πώς μπορώ να επισκευάσω γέφυρες συγκόλλησης μεταξύ των ακίδων IC;

Προσθέστε ροή πάνω από τις γεφυρωμένες ακίδες και τοποθετήστε φυτίλι κόλλησης πάνω τους, στη συνέχεια θερμάνετε. Το φυτίλι απορροφά την περίσσεια κόλλησης. Οι γέφυρες είναι φυσιολογικές σε εξαρτήματα με λεπτό βήμα και καθαρίζονται σε δευτερόλεπτα μόλις υπάρχει ροή.

Μπορώ να κολλήσω με το χέρι ένα QFN ή ένα BGA;

Τα QFN και τα BGA κρύβουν τις συνδέσεις τους από κάτω, επομένως ένα σίδερο δεν μπορεί να τα φτάσει. Τα QFN κατασκευάζονται με κόλλα συγκόλλησης συν ζεστό αέρα ή θερμή πλάκα. Τα BGA χρειάζονται σταθμό επανεπεξεργασίας θερμού αέρα ή υπέρυθρης ακτινοβολίας και επανεπεξεργασία για αντικατάσταση, και οι κρυφές συνδέσεις τους επαληθεύονται με ακτίνες Χ.

Γιατί ένα τακάκι σηκώθηκε από την πλακέτα ενώ έκανα κόλληση;

Η υπερβολική θερμότητα ή οι επαναλαμβανόμενες εργασίες μπορεί να ξεκολλήσουν το χάλκινο επίθεμα από το laminate. Χρησιμοποιήστε μια σύντομη, θερμή επαφή, αρκετό υγρό για να το βρέξετε με την πρώτη προσπάθεια και περιορίστε τον αριθμό των φορών που θα ξαναδουλέψετε την ίδια σύνδεση. Τα ανυψωμένα επίθεματα είναι μια γνωστή, αποτρέψιμη λειτουργία αστοχίας.

Πότε πρέπει να σταματήσω την χειροκίνητη συγκόλληση και να συναρμολογήσω την πλακέτα;

Όταν η πλακέτα έχει πολλά εξαρτήματα λεπτού βήματος ή χωρίς μόλυβδο, περισσότερες από μια χούφτα μονάδες ή πολύ μικρά παθητικά εξαρτήματα όπως το 0201, η συναρμολόγηση σε μηχανή είναι τότε ταχύτερη, φθηνότερη και πιο αξιόπιστη, και τα ίδια αρχεία κλιμακώνονται ανάλογα με τον όγκο χωρίς επανασχεδιασμό.

Είναι η μολυβδούχος ή η μη μολυβδούχος συγκόλληση καλύτερη για χειροκίνητη συγκόλληση;

Το κολλητικό υλικό με μόλυβδο (όπως το 63/37) λιώνει χαμηλότερα και ρέει πιο εύκολα, καθιστώντας το το πιο επιεικής για χειροκίνητη εργασία και επανακατεργασία. Το κολλητικό υλικό χωρίς μόλυβδο (όπως το SAC305) απαιτείται για προϊόντα που συμμορφώνονται με την οδηγία RoHS και χρειάζεται πιο ζεστό σίδερο και περισσότερη ρευστοποίηση, με πιο θαμπό φινίρισμα που είναι φυσιολογικό. Επιλέξτε με βάση το εάν η συμμόρφωση ισχύει για το προϊόν σας.