Pájení pod čipy: 6 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:24

Nedávno jsem musel navrhnout zařízení, které používalo čip s chladičem pod tělem čipu. Tento chladič musel být elektricky i tepelně připojen k desce plošných spojů.

Obvykle jsou tato zařízení (viz obrázek) připájena k deskám plošných spojů pomocí přetavovacích technik, kde je pájecí pasta nanesena na desku, roboti umístí čipy a speciální trouba zahřívá zařízení, dokud se pájecí pasta nerozpustí. Mezi další zařízení se stejným problémem patří čipy ovladačů a vysoce výkonné LED diody. Původně jsem zkoušel použít směs stříbrného chladiče, přestože to bylo tepelně docela dobré, nedělalo to spolehlivé elektrické spojení, cct špatně fungoval s vibracemi a kouzelný kouř unikal … což vedlo k mnoha nadávkám a frustraci. Po nějakém experimentování jsem přišel s touto metodou pro pájení pod těmito typy zařízení pro ruční prototypování bez nutnosti přetavovací pece.

Krok 1: Připravte Thermal Vias

Vaše deska plošných spojů by měla mít pod chladičem čipu měděnou oblast pro elektrické a tepelné připojení.

Nejprve vyvrtejte malé otvory (tolik, kolik se jich vejde) pod místo, kam vede chladič třísek. Dále prostrčte měděný drát skrz otvory (druhý obrázek). Zkuste použít drát tak silný, jak to otvory dovolí. Potřebujete těsný střih. Právě jsem použil svody z diody ….jsou tak akorát … a vyrobené z mědi (pokovené cínem). Podruhé bych strčil dráty ze dna jen tak, aby se vystrčil, ale ne příliš daleko (třetí obrázek).

Krok 2: Pájejte horní a spodní část tepelné cesty

Nyní pájejte horní a spodní část protažených vodičů ….. zkuste použít co nejméně nahoře, kde bude nainstalován čip, aby byl další krok snazší.

Ořízněte horní vodiče co nejblíže desce plošných spojů, aniž byste zničili jakoukoli dráhu. Nechte ze spodní části vyčnívat asi 2–3 mm drátu, i když….. když je čas na připojení čipu, musíte být schopni připojit teplo z páječky k něčemu.

Krok 3: Soubor Zpět na začátek

Nyní přichází delikátní část.

Opatrně pilujte co nejvíce, aniž byste poškrábali okolní trackwork. Udělejte si čas … je to velmi obtížné a nelze to uspěchat. Když se dostane příliš blízko k souboru, škrábejte ještě více škrabkou. Měď a pájka by měly být přiměřeně měkké. Na prvním obrázku byste měli vidět, jak se začínají objevovat jádra měděných drátů, které byly prostrčeny.

Krok 4: Nakonec smirujte PCB

Pomocí mokrého/suchého brusného papíru pod kohoutkem opatrně smirujte zbývající pájku z oblasti chladiče spodní desky čipu PCB, dokud nebude holá měď a co nejrovnější.

Nebuďte příliš agresivní s hrubým brusným papírem, jinak byste (stejně jako já) zbrousili okolní trackwork. Opět si udělejte čas a dokončete papír o zrnitosti 2000, abyste dosáhli dobrého výsledku. Podívejte se na obrázek, i když by byl rozmazaný, měli byste vidět holou měď se dvěma měděnými slimáky, kde jsou dráty. Všimněte si také pár škrábanců na některých spojovacích kolejích… Poté použijte některý použitý pájecí oplet k pocínování pinových stop, kde se čip spojí ….. ale ponechte oblast chladiče holou měď…. Možná budete muset odstranit přebytečné pocínování čistým pájecím opletením. Je důležité mít vše ploché.

Krok 5: Hurá, pájecí pasta vstupuje do fáze

Nyní si dejte pájecí pastu a trochu otřete uprostřed chladiče čipů. Nepoužívejte příliš mnoho a nechte kolem okrajů mezeru. Pokud se trochu zvenčí dostanete, vyjměte a zkuste to znovu.

Když je čip umístěn na desku plošných spojů, pasta vystříkne, což může vést ke zkratování pinů čipů ….. takže používejte pouze tolik, kolik je potřeba. Dále položte čip na desku plošných spojů a připájejte rohové kolíky k pocínovaným dráhám. Pomocí multimetru se ujistěte, že nejsou žádné zkraty. Buďte opatrní s pájecí pastou, je toxická, takže si umyjte ruce, pokud se na sebe dostanete, a vyčistěte všechny postříkání. Také by měl být uchováván v lednici, když se nepoužívá. Při lepení na rohové čepy se spoléhejte na pocínovaný trackwork … nepřidávejte další pájku. Musíte jen držet čip na místě. Při mírném pohybu čipu byste měli mít malou vůli. Pokud vložíte příliš mnoho, vyjměte vše, vyčistěte a zkuste to znovu.

Krok 6: Zahřívejte zespodu

Nyní otočte desku a zespodu zahřejte trčící kousky měděného drátu.

Podívejte se na horní stranu desky a všimněte si, že by se při roztavení pájecí pasty a tavidlech mělo objevit malé množství výparů. Po vychladnutí strčte čip. Pokud se pasta roztaví a ztuhne, měla by být pevná. Pokud dojde k nějaké hře…. Pak zkuste zahřát znovu, nebo vše odeberte/vyčistěte a zkuste to znovu. Nakonec pájte zbývající kolíky a dříve připnuté kolíky a vyčistěte je čistým opletením, poté odstraňovačem tavidla a vyzkoušejte šortky. Gratulujeme, úspěšně jste připojili čip s chladičem pod tepelně i elektricky. Omlouvám se za rozmazané obrázky, můj fotoaparát dělá pouze makro. Tato technika by měla být užitečná nejen pro čipy, jak je znázorněno na obrázcích, ale také pro vysoce výkonné LED diody a jakékoli další součásti se stejnou potřebou dobrého elektrického a tepelného připojení k rozvržení desek plošných spojů.