Soldar debajo de chips: 6 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:44

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 un compuesto 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

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 (chapados en 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

Ahora suelde la parte superior e inferior de los cables perforados … intente 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 sobresaliendo de la parte inferior … Necesita poder conectar el calor del soldador a algo cuando llegue el momento de colocar el chip.

Paso 3: Archivar 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 hoja 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

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 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 lo 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….oops….. 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

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 e inténtelo de nuevo.

Cuando el chip se coloca en la 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 jugar un poco al mover la ficha ligeramente. Si pone demasiado, retire todo, limpie y vuelva a intentarlo.

Paso 6: calor 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 cortocircuitos. 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.