Löten unter Chips - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:21

Ich musste vor kurzem ein Gerät entwerfen, das einen Chip mit einem Kühlkörper unter dem Chipkörper verwendet. Dieser Kühlkörper musste sowohl elektrisch als auch thermisch mit der Platine verbunden werden.

Typischerweise werden diese Geräte (siehe Bild) mit Reflow-Techniken auf Leiterplatten gelötet, wobei Lotpaste auf die Platine schabloniert wird, Roboter die Chips platzieren und ein spezieller Ofen das Gerät erhitzt, bis die Lotpaste schmilzt. Andere Geräte mit dem gleichen Problem sind Treiberchips und Hochleistungs-LEDs. Ich habe ursprünglich versucht, eine silberne Kühlkörpermasse zu verwenden, aber obwohl sie thermisch ziemlich gut war, stellte sie keine zuverlässige elektrische Verbindung her, der CCT funktionierte mit Vibrationen und der magische Rauch entwich … was zu viel Fluchen und Frustration führte. Nach einigen Experimenten kam ich auf diese Methode, um unter diesen Arten von Geräten für das Hand-Prototyping zu löten, ohne einen Reflow-Ofen zu benötigen.

Schritt 1: Thermal Vias vorbereiten

Ihre Leiterplatte sollte einen Kupferbereich unter dem Chip-Kühlkörper für die elektrische und thermische Verbindung haben.

Bohren Sie zuerst kleine Löcher (so viele wie möglich) unter den Chip-Kühlkörper. Als nächstes stecken Sie Kupferdraht durch die Löcher (zweites Bild). Versuchen Sie, Draht so dick zu verwenden, wie es die Löcher zulassen. Sie brauchen eine enge Passform. Ich habe nur die Zuleitungen einer Diode verwendet….sie waren genau richtig….und aus Kupfer (mit Zinn beschichtet). Beim zweiten Mal würde ich die Drähte von unten gerade genug stecken, um herauszustechen, aber nicht zu weit (drittes Bild).

Schritt 2: Löten Sie die Ober- und Unterseite des Thermal Via

Löten Sie nun die Ober- und Unterseite der durchgestochenen Drähte…..versuchen Sie, so wenig wie möglich auf der Oberseite zu verwenden, wo der Chip installiert wird, um den nächsten Schritt zu erleichtern.

Schneiden Sie die oberen Drähte so nah wie möglich an der Platine ab, ohne die Gleise zu zerstören. Lassen Sie jedoch etwa 2-3 mm Draht aus der Unterseite herausragen … Sie müssen in der Lage sein, die Wärme des Lötkolbens mit etwas zu verbinden, wenn es darum geht, den Chip zu befestigen.

Schritt 3: Legen Sie die Oberseite zurück

Jetzt kommt der heikle Teil.

Feilen Sie so viel wie möglich sorgfältig ab, ohne die umgebenden Gleise zu zerkratzen. Nehmen Sie sich Zeit hier….es ist sehr schwierig und kann nicht überstürzt werden. Wenn es der Feilen zu nahe kommt, verwenden Sie eine Skalpellklinge, um noch mehr abzukratzen. Das Kupfer und das Lot sollten einigermaßen weich sein. Im ersten Bild sollten Sie sehen können, wie die Kerne der Kupferdrähte, die durchgestochen wurden, auftauchen.

Schritt 4: Schließlich Schleifpapier die Platine

Mit nassem / trockenem Schleifpapier unter fließendem Wasser das restliche Lot vorsichtig vom PCB-Unterchip-Kühlkörper abschleifen, bis es blankes Kupfer und so flach wie möglich ist.

Seien Sie nicht zu aggressiv mit grobem Schleifpapier, sonst könnten Sie (wie ich) die umliegenden Gleise wegschleifen. Nehmen Sie sich wieder Zeit und beenden Sie mit 2000er Körnung, um ein gutes Finish zu erzielen. Schauen Sie sich das Bild an, obwohl es verschwommen ist, sollten Sie in der Lage sein, blankes Kupfer mit zwei Kupferstücken zu sehen, wo die Drähte sind. Beachten Sie auch ein paar Kratzer auf einigen Verbindungsschienen….oops…..hoffentlich wird die Verzinnung diese kleinen Kratzer beseitigen. Verwenden Sie danach etwas gebrauchtes Lötgeflecht, um die Stiftspuren zu verzinnen, an denen der Chip angeschlossen wird…..aber lassen Sie den Kühlkörperbereich blankes Kupfer…. Sie müssen möglicherweise überschüssiges Verzinnen mit sauberem Lötgeflecht entfernen. Es ist wichtig, dass alles flach ist.

Schritt 5: Hurra, die Lotpaste betritt die Bühne

Holen Sie sich nun die Lötpaste und tupfen Sie ein wenig in die Mitte des Chip-Kühlkörpers. Verwenden Sie nicht zu viel und lassen Sie eine Lücke an den Rändern. Wenn Sie ein wenig von außen bekommen, entfernen Sie es und versuchen Sie es erneut.

Wenn der Chip auf der Platine platziert wird, spritzt die Paste heraus, was dazu führen kann, dass die Chip-Pins kurzgeschlossen werden. Verwenden Sie also nur so viel wie nötig. Als nächstes legen Sie den Chip auf die Platine und löten die Eckstifte an die verzinnten Spuren. Verwenden Sie ein Multimeter, um sicherzustellen, dass keine Kurzschlüsse vorhanden sind. Seien Sie vorsichtig mit Lötpaste, sie ist giftig. Waschen Sie sich also die Hände, wenn Sie sich selbst etwas anschaffen, und reinigen Sie alle Spritzer. Außerdem sollte es bei Nichtgebrauch im Kühlschrank aufbewahrt werden. Verlassen Sie sich beim Anheften der Eckstifte auf die verzinnten Gleise….fügen Sie kein Lötmittel mehr hinzu. Sie müssen nur den Chip in Position halten. Sie sollten ein wenig Spiel haben, wenn Sie den Chip leicht bewegen. Wenn Sie zu viel hineingeben, entfernen Sie alles, reinigen Sie es und versuchen Sie es erneut.

Schritt 6: Wärme von unten

Drehen Sie nun die Platine um und erhitzen Sie die herausstechenden Kupferdrahtstücke von unten.

Beobachten Sie die Oberseite der Platine und beachten Sie, dass beim Schmelzen der Lötpaste und dem Flussmittel ein wenig Dämpfe entstehen sollten. Nach dem Abkühlen den Chip anstoßen. Es sollte felsenfest sein, wenn die Paste geschmolzen und erstarrt ist. Wenn es ein Spiel gibt … dann versuchen Sie es erneut mit dem Erhitzen oder entfernen Sie alles / reinigen Sie es und versuchen Sie es erneut. Zum Schluss die restlichen Pins und die zuvor angehefteten Pins verlöten und mit sauberem Geflecht, dann Flussmittelentferner reinigen und auf Kurzschlüsse prüfen. Herzlichen Glückwunsch, Sie haben erfolgreich einen Chip mit einem Kühlkörper darunter sowohl thermisch als auch elektrisch angebracht. Sorry für die verschwommenen Bilder, meine Kamera macht nur Makros. Diese Technik sollte nicht nur für Chips, wie in den Bildern gezeigt, nützlich sein, sondern auch für Hochleistungs-LEDs und alle anderen Komponenten mit ähnlichen Anforderungen an eine gute elektrische und thermische Verbindung zu PCB-Layouts.