Hoe chipcomponenten te solderen: SMD-reparatiehandleiding

Het handmatig solderen van SMD-chipcomponenten is een vaardigheid die je kunt leren zodra je over het juiste gereedschap en een methode voor elk type behuizing beschikt. Het basisprincipe is eenvoudig: met een temperatuurgecontroleerde soldeerbout, goede flux, fijn soldeer en een stevige pincet kun je de meeste passieve componenten en IC's met draadjes handmatig plaatsen en solderen, terwijl loodvrije en ball-grid componenten hete lucht vereisen. Deze handleiding legt stap voor stap uit hoe je chipcomponenten soldeert , behuizing per behuizing, en hoe je de fouten, zoals kortsluitingen, koude soldeerverbindingen en losgekomen pads, kunt voorkomen waar beginners vaak in trappen. Voor de productieassemblage van 1206-chipcomponenten vereisen de padgeometrie, de pasta-afzetting en de componentplaatsing nog steeds nauwkeurige instellingen, ook al is de behuizing groter dan veel miniatuurpassieve componenten.

Gereedschap voor het solderen van SMD-componenten

Goede resultaten beginnen met de juiste apparatuur. Niets ervan is exotisch, maar het solderen van fijne SMD-componenten met een goedkope, oncontroleerbare soldeerbout is de belangrijkste reden waarom mensen problemen ondervinden.

Een opmerking over de temperatuur van het strijkijzer.

Stel de soldeerbout heet genoeg in om het soldeer snel te bevochtigen, maar niet heter dan nodig. Loodhoudend soldeer vloeit bij een lagere temperatuur dan loodvrij soldeer, dus bij loodvrij soldeerwerk is de temperatuur iets hoger. Het doel is om elke verbinding snel te maken: een kort, heet contact beschadigt minder dan een lang, lauw contact, een thema dat door de hele handleiding loopt.

Soldeer kiezen: met lood of loodvrij

De keuze van de soldeerlegering heeft invloed op hoe het werk aanvoelt en op de temperatuur die je gebruikt.

Voor leerprocessen en herstelwerkzaamheden is loodhoudend soldeer het meest vergevingsgezind. Voor alles wat aan de RoHS-richtlijn moet voldoen, gebruik je loodvrij soldeer. Houd er rekening mee dat de soldeerbout iets heter zal zijn, dat je wat meer vloeimiddel nodig hebt en dat de soldeerverbinding iets minder glanzend zal zijn. Dit is normaal en geen teken van een slechte soldeerverbinding. Productielijnen smelten loodvrije legeringen met nauwkeurig gecontroleerde profielen tijdens geautomatiseerde SMT-assemblage , vooral op de dichte printplaten met fijne pitch die kenmerkend zijn voor snelle productie . Handmatig solderen compenseer je dit met extra vloeimiddel en geduld.

Waarom flux essentieel is voor SMD-solderen

Flux is het grootste verschil tussen frustrerend en gemakkelijk SMD-solderen. Het reinigt de metalen oppervlakken chemisch en zorgt ervoor dat het gesmolten soldeer goed vloeit en de oppervlakken bevochtigt, waardoor verbindingen netjes ontstaan ​​en kortsluitingen worden voorkomen.

• Breng extra flux aan Naast wat zich in de kern van het soldeer bevindt, vooral bij IC's met een fijne pitch.
• Door flux kunnen bruggen gerepareerd worden. Met soldeerflux en soldeerlont kan overtollig soldeer gemakkelijk worden verwijderd.
• Kies een geschikt type. No-clean flux is handig; hars werkt goed, maar moet mogelijk achteraf gereinigd worden, wat verband houdt met de reden waarom printplaten überhaupt gereinigd worden.

Als een soldeerverbinding niet goed bevochtigd wordt, is de oplossing bijna altijd meer soldeerflux en een schone soldeerboutpunt, niet meer verhitting. Door verhitting in plaats van soldeerflux te gebruiken, raken de soldeerpunten beschadigd.

Hoe je chipweerstanden en condensatoren soldeert

Weerstanden en condensatoren in chipbehuizingen (0805, 0603, 0402 en kleiner) zijn het gemakkelijkst om mee te beginnen. De betrouwbare methode heeft een duidelijke volgorde.

1. Een blikken pad. Voeg een kleine hoeveelheid soldeer toe aan slechts één van de twee contactpunten.
2. Plaats het onderdeel. Houd het onderdeel vast met een pincet, verwarm het vertinde contactvlak opnieuw en schuif het onderdeel op zijn plaats zodat één uiteinde vastgesoldeerd wordt.
3. Soldeer het andere uiteinde vast. Nu het onderdeel vastzit, soldeer je het andere uiteinde netjes vast.
4. Smelt het eerste uiteinde indien nodig opnieuw. Raak het eerste gewricht nogmaals aan, zodat het een echte fileer is en niet zomaar een hechting.

De reden om eerst slechts één soldeerpad te vertinnen is controle: het onderdeel blijft op zijn plaats terwijl je de tweede verbinding maakt, en je voorkomt dat je beide uiteinden tegelijk verhit. Hoe kleiner het onderdeel, hoe belangrijker dit is, en hoe meer je een vergrootglas en een stabiele pincet zult waarderen.

Hoe SOIC- en QFP-chips te solderen

Chips met zichtbare aansluitingen langs de randen, zoals SOIC, SSOP en QFP, zien er intimiderend uit, maar zijn heel goed met de hand te bewerken omdat elke verbinding bereikbaar is.

Hecht de rijen eerst vast en soldeer ze vervolgens aan elkaar.

1. Lijn één hoek uit en zet deze vast. Plaats de chip voorzichtig op de soldeerbasis en soldeer een enkele hoekpin vast om de uitlijning te vergrendelen. Controleer of elke pin op de soldeerbasis zit voordat u verdergaat.
2. Bevestig de tegenoverliggende hoek. Dit fixeert het onderdeel vierkant.
3. Soldeer elke rij. Voeg soldeervloeistof toe en soldeer de pinnen, één voor één of door middel van "sleepsolderen", waarbij je met een beitelpunt een soldeerstreepje langs de rij trekt.
4. Maak alle bruggen vrij. Voeg soldeerflux toe op de plekken waar pinnen elkaar overbruggen en verwijder het overtollige met soldeerlont.

Brugvorming is normaal bij componenten met een fijne pitch en vormt geen probleem; met soldeerflux en soldeerlont verdwijnen ze binnen enkele seconden. De kunst zit hem in de uitlijning in de eerste stap; als de chip recht op de pads ligt, is de rest routine. Bij componenten met een zeer fijne pitch is dezelfde zorgvuldigheid die een fabriek tijdens de productieassemblage betracht (goede soldeerflux, de juiste soldeerboutpunt, een stabiele techniek) essentieel voor een succesvolle handmatige bewerking.

QFN- en BGA-componenten solderen

Sommige apparaten verbergen hun aansluitingen, en dat is waar een strijkijzer alleen tekortschiet.

QFN- en loodvrije onderdelen

Een QFN-connector heeft aansluitingen aan de onderkant en meestal een centrale thermische pad, waardoor er niets is dat je met een soldeerboutpunt kunt bereiken. De gebruikelijke methode is soldeerpasta op de pads aanbrengen en vervolgens hete lucht of een verwarmingsplaat gebruiken om van onderaf te reflowen. Doordat de verbindingen verborgen zijn, kun je ze achteraf niet visueel controleren.

BGA-pakketten

Een BGA-component bevindt zich op een raster van soldeerbolletjes onder de behuizing. Handmatig solderen is niet mogelijk; hiervoor is een hetelucht- of infrarood-reworkstation nodig en, voor vervanging, reballing. Omdat de verbindingen onzichtbaar zijn, is röntgenonderzoek noodzakelijk om ze te controleren. Dit is ook de reden waarom deze onderdelen tijdens de assemblage door röntgenstralen worden onderzocht.

Veelvoorkomende problemen en oplossingen bij het solderen van SMD-componenten

Vrijwel elk probleem bij handmatig solderen kan worden samengevat in een korte lijst, en elk probleem heeft een duidelijke oorzaak en oplossing.

Het losraken van de soldeerpad verdient speciale aandacht: het te lang op een soldeerpad houden van de soldeerbout, of het herhaaldelijk bewerken van dezelfde verbinding, kan het koper van het laminaat afbladderen, een probleem met specifieke oorzaken. De oplossing is het principe uit het begin van deze handleiding: kort en heet in plaats van lang en lauw, plus voldoende vloeimiddel zodat de verbindingen in één keer goed vastzitten. Ga voorzichtig om met de printplaat en gebruik een ESD-veilige opstelling om gevoelige onderdelen te beschermen.

Hoe SMD-soldeerverbindingen te inspecteren

Een verbinding die er goed uitziet, is meestal ook goed, dus de inspectie is voornamelijk visueel, met een controle op de verbinding.

• Kies voor een glad visfilet. Het soldeer moet in een vloeiende bocht van de soldeerpad naar de aansluiting lopen en niet in een bolletje blijven liggen.
• Controleer of er bruggen en doorgangen zijn. Controleer onder vergroting of er geen aangrenzende pinnen met elkaar verbonden zijn en of elke pin gesoldeerd is.
• Let op de finish. Loodvrije verbindingen zien er doffer uit dan verbindingen met lood; dof is niet hetzelfde als koud.
• Controleer de continuïteit. Een multimeter bevestigt verbindingen en spoort kortsluitingen op die je over het hoofd hebt gezien.

De formele acceptatiecriteria die fabrieken hanteren, zoals de vorm van de lasnaad, de bevochtiging en de toelaatbare omstandigheden, zijn vastgelegd in IPC-A-610. Door deze criteria vluchtig door te nemen, krijgt men een nuttig beeld van hoe een goede lasnaad eruit moet zien, zelfs voor hobbywerk.

Wanneer moet je SMT-assemblage gebruiken?

Handmatig solderen is ideaal voor prototypes, reparaties en kleine projecten. Er komt echter een punt waarop het laten assembleren van de printplaat door een fabriek sneller, goedkoper en betrouwbaarder is.

• Veel onderdelen met fijne spoed of loodvrije onderdelen (veel QFN's of BGA's) kunnen veel beter per machine worden geplaatst.
• Meer dan een handvol planken De balans slaat door naar machineassemblage.
• Kleine passieve verschijnselen (0201 en kleiner) zijn onpraktisch om betrouwbaar met de hand te plaatsen.

In die gevallen wordt het ontwerp uitbesteed voor PCB-assemblage, waarbij de printplaat op een geautomatiseerde lijn wordt geproduceerd. Dezelfde bestanden kunnen vervolgens zonder herontwerp worden opgeschaald naar massaproductie . Een snelle ontwerpbeoordeling bevestigt eerst dat de footprints en de afstand tussen de componenten geschikt zijn voor assemblage. Printplaten met een hoge warmtebelasting kunnen gebruikmaken van een substraat dat geschikt is voor metaalkernassemblage . De kale printplaat zelf is afkomstig van een standaard PCB-fabrikant.

Vraag een montageofferte aan

Met een temperatuurgecontroleerde soldeerbout, voldoende soldeervloeistof en de juiste methode voor elk onderdeel, is het handmatig solderen van chipcomponenten goed te doen. U weet dan ook wanneer een klus beter aan een assemblagelijn kan worden uitbesteed. Lees meer over Highleap Electronics en onze assemblagediensten van prototype tot productie.

Veelgestelde Vragen / FAQ

Op welke temperatuur moet ik mijn soldeerbout instellen voor SMD-werkzaamheden?

De temperatuur moet hoog genoeg zijn om een ​​verbinding snel te bevochtigen, maar niet hoger dan nodig. Loodvrij soldeer vereist een iets hogere temperatuur dan soldeer met lood. Het belangrijkste is om elke verbinding te maken met een kort, heet contact in plaats van langdurige verhitting, wat de soldeerpunten en componenten beschermt.

Heb ik echt vloeimiddel nodig als mijn soldeer al een kern heeft?

Ja, vooral bij IC's met een fijne pitch. Extra flux buiten de kern van het soldeer reinigt de oppervlakken, waardoor het soldeer goed hecht en de verbindingen met behulp van de lont loskomen. Als een verbinding niet hecht, voeg dan flux toe en reinig de punt in plaats van warmte toe te voegen.

Hoe soldeer ik een kleine weerstand of condensator vast zonder dat deze verschuift?

Vertin eerst slechts één soldeerpunt, houd het onderdeel vervolgens vast met een pincet en soldeer dat punt vast zodat één uiteinde goed vastsoldeert. Terwijl het onderdeel vastzit, soldeer je het andere uiteinde en werk je het eerste uiteinde bij. Door slechts één soldeerpunt te vertinnen, voorkom je dat het component verschuift tijdens het werk.

Hoe repareer ik soldeerbruggen tussen IC-pinnen?

Breng soldeerflux aan op de kortgesloten pinnen en leg er soldeerlont op, verwarm het vervolgens; de lont zuigt het overtollige soldeer weg. Kortsluitingen zijn normaal bij componenten met een fijne pitch en verdwijnen binnen enkele seconden zodra er soldeerflux aanwezig is.

Kan ik een QFN of BGA met de hand solderen?

QFN's en BGA's hebben hun verbindingen verborgen aan de onderkant, waardoor ze niet met een soldeerbout bereikbaar zijn. QFN's worden gesoldeerd met soldeerpasta en hete lucht of een verwarmingsplaat; voor BGA's is een hetelucht- of infrarood reworkstation en reballing nodig, en de verborgen verbindingen worden gecontroleerd met röntgenstraling.

Waarom liet een soldeerpad los van de printplaat tijdens het solderen?

Overmatige hitte of herhaaldelijk nabewerken kan ervoor zorgen dat de koperen pad loslaat van het laminaat. Gebruik een kort, heet contact, voldoende flux om het in één keer te bevochtigen en beperk het aantal keren dat u dezelfde verbinding nabewerkt. Losgeraakte pads zijn een bekend, te voorkomen defect.

Wanneer moet ik stoppen met handmatig solderen en de printplaat laten assembleren?

Wanneer de printplaat veel componenten met een fijne pitch of loodvrije componenten bevat, meer dan een handvol eenheden, of zeer kleine passieve componenten zoals de 0201, is machinale assemblage sneller, goedkoper en betrouwbaarder. Bovendien kunnen dezelfde bestanden zonder herontwerp in grote volumes worden geproduceerd.

Is soldeer met of zonder lood beter voor handmatig solderen?

Loodhoudend soldeer (zoals 63/37) smelt bij een lagere temperatuur en vloeit gemakkelijker, waardoor het het meest geschikt is voor handmatig werk en nabewerking. Loodvrij soldeer (zoals SAC305) is vereist voor RoHS-conforme producten en vereist een hetere soldeerbout en meer vloeimiddel, met een doffere afwerking die normaal is. Kies op basis van de vraag of uw product aan de RoHS-richtlijn moet voldoen.