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Simuladores, editores de PCB, etc => Fabricación de placas PCB => Mensaje iniciado por: c4_esp_VR en 12 de Octubre de 2015, 09:18:42
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Hola TodoPicForeros,
Tengo que soldar unas placas que llevan muchos componentes SMD. El componente más crítico es un QFN de 64 pines, aunque lleva otros QFN y un BGA de 8 bolas. Siempre he usado únicamente soldadores de punta fina y pistola de aire caliente, pero siempre me ha costado un riñon soldar los QFN y ya no digo los BGAs.
La cosa es que me puedo permitir invertir unos cientos de euros para aumentar mis equipos de hobby y me gustaría saber cuál es la mejor forma de soldar componentes QFN y BGA de forma casera con unas herramientas mínimas…pongo varios ejemplos…
Por ejemplo para soldar QFN se pueda aplicar una capa ligera/superficial de estaño en los pads y luego con un preheater (pre-calentador) y con una pistola de aire caliente ir atinando hasta que todos los pads se sitúen en el sitio.
Ver vídeo a partir del minuto 3.35
Otro método sería usar un stencil y aplicar pasta de soldar y meterlo en un horno o usar aire caliente y un preheater…
Ver videos:
Lo anterior sería para soldar únicamente el QFN, aunque me gustaría soldar algunos BGAs y ya de paso poder soldar el resto de componentes SMD como SOT32, 0402, etc… para ello veo que la gente usa solder paste dispenser…para ir más rápido…aunque si usamos stencils…este método no aplica…
Los stencils ya no son tan caros…en seeedstudio se pueden conseguir por 20€…lo que no tengo tan claro es lo que dura la pasta de soldar al aire libre y todo el material que me haría falta para aplicar bien la pasta de soldar y para situar/colocar correctamente todas las patitas en sus pads…
Y seguro que hay más métodos…en general suelo soldar entre 10 y 20 placas al año…no son muchas, por lo que tampoco busco equipos de 1000€…como mucho me quiero gastar entre 350€-500€ si esto me facilita el trabajo y ya de paso me lo paso bien y aprendo cosas nuevas…que para eso nos apasionan estas cosas xD.
Un saludete todos y como siempre mil gracias!!!
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A ver, por partes:
1. Para 0402, 0201, etc. puedes aplicar pasta con un dispensador de líquidos con "needles" de unos 20awg(interno) o con un stencil. El dispensador de líquidos es un poco coñazo porque necesitas un compresor de aire decente (8bar mínimo) y tardas más tiempo. El stencil es más cómodo si lo posicionas bien lo malo es que se ensucia si no lo limpias con un baño de ultrasonidos (con alcohol no suele se suficiente), porque suelen quedar bolas de estaño que se secan y obturan las aperturas con lo que cada vez cuesta más poner el estaño. Para posicionar con unas pinzas finas y unas gafas de aumento (3x por ejemplo) te vale, si tienes un microscopio o lupa fijade (10x) mejor que mejor sobre todo para inspeccionar. Imprescindible que tengas buen pulso. Para soldar con pistola de aire caliente sobra aunque mejor un horno de infrarrojos o mejor aún uno de convección de aire, aplicable a todo tipo de componentes.
2. Con los qfn/qpf lo único que de debe dar problemas es si tienen powepad debajo ya que si te pasas con el estaño se te puede levantar el chip y dificultar la soldadura. No tapes las vías de la cara opuesta al solder pad y no las hagas muy pequeñas, así el sobrante de estaño pasa a la capa opuesta y si no son muy pequeñas no corres el riesgo de que exploten por presión (cosa muy rara pero que puede pasar). En cuanto a soldar los pads yo siempre pongo un poco de pasta en cada uno y los cortos que se hacen los quito con un poco de flux y con una punta de soldar plana y ancha, repartiendo el estaño entre el resto de pads. No hagas los pads muy cortos si no se te harán más cortos y te costará más quitarlos. Asegúrate siempre de que tengas mascara de soldadura entre pads; si es menor de 0.1mm-0.08mm el fabricante suele eliminarlas del diseño y sin máscara se hacen muchos más cortos y son mucho más dificiles de quitar. Si algún corto se te resiste no te ensañes con la mecha de desoldar o arrancarás los pads, al revés, echa más estaño para facilitar la transmisión de calor; una vez eliminado el corto vuelve a soldar los pads si es que alguno no tiene conexión.
3. Lo de los BGA es lo más fastidioso. Lo mejor sin duda es horno, pero si no tienes te tocará hacerlo con pistola. Si el pitch es muy pequeño (0.5,0.4mm) va a ser complicado, en cambio si es de 0.8mm-1mm será más sencillo. Date cuenta que las bolas siempre suelen ir al pad debido a la apertura de la máscara. Yo pondría flux líquido en los pads, posicionaría con delicadeza y con la pistola vas dándole calor en círculos, luego con una pinza fina le vas dando toques muy ligueros (sin llegar a desplazarlo), cuando notes que le das un toque y el chip se desplaza y luego vuelve a su sitio quiere decir que las bolas ya han llegado al "melting point", lo dejas 5 segundos más al máximo y luego retiras la pistola poco a poco (si las bolas se enfrian de golpe pueden partirse).
Espero sea de ayuda.
Saludos,
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Hola manwenwe,
Gracias por el gran feedback.
Voy a ver si acierto con un resumen...¿lo ideal sería entonces hacer stencils, aplicar pasta de estaño (cómo es su manipulación y conservación), colocar los componentes críticos con una lupa o microscopio, soldarlo con un horno y limpiar los stencils con una cubeta de ultrasonidos...?...de no ser así cual sería tu ideal...teniendo en cuenta que hago entre 10 y 20 placas al día.
De ser así...¿recomiendas este material/herramientas...?
http://www.aliexpress.com/item/PUHUI-T962A-DGC-Infrared-Reflow-Oven-Solder-IC-Heater-Rework-Station-Heater-Infrared-Reflow-Wave-Oven/32265935991.html?spm=2114.01020208.3.2.5QXbND&ws_ab_test=201556_10,201527_2_71_72_73_74_75,201560_3
http://www.aliexpress.com/item/Stainless-steel-0-8L-Digital-ultrasonic-cleaners-Ultrasonic-clearing-machine-JP-008-50W-FOR-jewelry-dental/32313638280.html?spm=2114.01020208.3.89.Y7Ussk&ws_ab_test=201556_10,201527_2_71_72_73_74_75,201560_3
A ver si se animan otros foreros a dar su opinión al respecto.
Un saludete.
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Con los qfn/qpf lo único que de debe dar problemas es si tienen powepad debajo ya que si te pasas con el estaño se te puede levantar el chip y dificultar la soldadura. No tapes las vías de la cara opuesta al solder pad y no las hagas muy pequeñas,
¿es por esto, por lo que se ponen las vias de los QFN en el pad centrad gnd? muchas veces me he preguntado por que era.
a esto me refiero:
(http://www.cypress.com/sites/default/files/inline/ui/2_5/images/kb/userimage/DBIR_FX2LP_FIG1.jpg)
ideal...teniendo en cuenta que hago entre 10 y 20 placas al día.
s…en general suelo soldar entre 10 y 20 placas al año…no son muchas
¿al dia o al año? la diferencia es enorme y si es al día te conviene invertir en maquinas buenas.
un saludo
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Yo tengo ese horno: es bastante malo porque si pones varia placas (y dependiendo del material) te toca precalentarlo 1 o 2 veces antes de meter las placas. Aún así es muuuuucho mejor que con el cañon de aire. Baño no tengo por que no suelo utilizar stencils para placas con conponentes muy pequeños: tengo pendiente comprarme uno. Si vas a hacerlo con stencil no hace falta que pongas los agujeros a los pads de los BGA. Te recomiendo que pongas solo flux líquido, con eso, el propio estaño de las bolas y la tensión superficial el bga va a su sitio (si lo has centrado medio decente jeje). Por lo demás lo que planteas me parece correcto.
Las vias debajo del powerpad son para conectar el powerpad a un plano de masa: cuantas más vias mejor fluye la corriente y menor potencia disipa el integrado ya que te llevas el calor a la capa gnd.
Saludos,
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Hola,
Manwenwe, ¿cual es la que tienes...la t962 o la T962A?...luego existen otras como la QS-5100 y un upgrade de las primeras...
http://www.estechnical.co.uk/reflow-controllers/t962a-reflow-oven-controller-upgrade
¿Cual te comprarías a día de hoy con lo que sabes?.
Un saludo y gracias.
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Tengo la T962A (la que es un poco más grande). La otra no la conozco pero parece similar. Lo del kit ya lo pensé: cuando pueda lo compraré. El horno tiene 2 problemas:
1. El control es un ciclo de histeresis en vez de un PID. Es muy malo.
2. La parte de potencia que lleve dentro no funciona bien hasta que se calienta. Es decir, hasta que no haces un par de preheatings antes.
Creo que el kit lleva un PID y lo de la potencia irá mucho mejor porque lleva un SSR.
Saludos.
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Yo uso este método para montar pcbs: http://www.hoektronics.com/2012/10/27/super-simple-smt-stencil8/
Stencil en los chinos sin marco sale por menos de $20 y se pueden usar muchas veces.
Como horno uso éste: http://webdelcire.com/wordpress/archives/3732 aunque tuve la suerte de comprarlo nuevo por 500 libras. Opciones económicas poco más que los hornos chinos.
Lo uso para prototipar y para montar apequeñas tiradas de pcbs (pcbs no muy grandes, 15 cm * 10 cm creo que es el mayor que he metido) y hasta hora he obtenido buenos resultados, si sueldo componentes con los pads por debajo. Por lo general suelo usar 0603 en los diseños y con los stencils chinos y dando la pasta con ese método todo bien. Lo que nunca he probado es a soldar BGA en casa.
S2
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2. Con los qfn/qpf lo único que de debe dar problemas es si tienen powepad debajo ya que si te pasas con el estaño se te puede levantar el chip y dificultar la soldadura. No tapes las vías de la cara opuesta al solder pad y no las hagas muy pequeñas, así el sobrante de estaño pasa a la capa opuesta y si no son muy pequeñas no corres el riesgo de que exploten por presión (cosa muy rara pero que puede pasar).
Qué diámetro de vía mínimo sueles usar para los powerpad? yo suelo poner 0.4 mm.
Gracias.
S2
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http://www.ti.com/lit/an/sloa120/sloa120.pdf
Dejo esto de paso
Y un poquito mas extenso, con mas graficas, etc
http://www.ti.com/lit/an/slma002g/slma002g.pdf
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Por ejemplo subo la imagen de un pcb que acabo de soldar y estoy probando, montado con horno y el método del stencil y el bloque de aluminio (enlace anterior) para dar la pasta:
(https://c1.staticflickr.com/1/683/22445177021_580729a82a_o.jpg)
Este pcb también se puede montar fácilmente a mano, excepto el cristal que lleva los pines por debajo y si se monta con aire caliente es conveniente usar un preheater ya que al ser el pcb de 4 layers si no precalentamos el pcb podemos quemar el cristal.
La ventaja de usar el horno aquí es que ahorra bastante tiempo a la hora de montar el pcb, además los componentes con powerpad quedan mejor soldados.
Para quien monta pcbs con cierta frecuencia el horno es una herramienta bastante útil.
Para paso de pines muy pequeños como en este otro pcb:
(https://c1.staticflickr.com/1/445/20319221106_ba44fb497b_o.jpg)
El paso de pines es de 0.5 mm, el espacio entre pads inferior a 0.2 mm y el fabricante de pcbs no me hacía la máscara de soldadura. Opté por soldarlos a mano mejor que con horno, ya que dar la pasta a mano con stencil tampoco es lo más preciso del mundo, se puede unir la pasta entre pads con paso pequeño. Y en el caso de ese conector si se cortocircuitan los pines el corto se hace por debajo del conector y resulta imposible quitarlo con un soldador (a no ser que se tenga una estación bastante especializada), por lo que casi mejor soldarlo a mano con flux.
No llegué a intentarle soldarlo con el horno ya que considré más seguro hacerlo a mano, y también una vez que se coge la manera de hacerlo resulta bastante fácil.
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2. Con los qfn/qpf lo único que de debe dar problemas es si tienen powepad debajo ya que si te pasas con el estaño se te puede levantar el chip y dificultar la soldadura. No tapes las vías de la cara opuesta al solder pad y no las hagas muy pequeñas, así el sobrante de estaño pasa a la capa opuesta y si no son muy pequeñas no corres el riesgo de que exploten por presión (cosa muy rara pero que puede pasar).
Qué diámetro de vía mínimo sueles usar para los powerpad? yo suelo poner 0.4 mm.
Gracias.
S2
Normalmente el datasheet del componente te lo indica. Si te refieres al hole no está mal. Yo pondría algo más pequeño (0.25mm) y más vias. Si pones vias muy grandes (1mm hole por ejemplo) te va a gotear el estaño para la cara opuesta....
Salu2!
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Por ejemplo subo la imagen de un pcb que acabo de soldar y estoy probando con el método del stencil y el bloque de aluminio (enlace anterior) para dar la pasta:
(https://c1.staticflickr.com/1/683/22445177021_580729a82a_o.jpg)
Este pcb también se puede montar fácilmente a mano, excepto el cristal que lleva los pines por debajo y si se monta con aire caliente es conveniente usar un preheater ya que al ser el pcb de 4 layers si no precalentamos el pcb podemos quemar el cristal.
La ventaja de usar el horno aquí es que ahorra bastante tiempo a la hora de montar el pcb, además los componentes con powerpad quedan mejor soldados.
Para quien monta pcbs con cierta frecuencia el horno es una herramienta bastante útil.
Pedazo de DC-DC aislado de TRACO: 40-50W :shock:. Eso vale más que mi movil jejeje
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Pedazo de DC-DC aislado de TRACO: 40-50W :shock:. Eso vale más que mi movil jejeje
No me tiene muy contento, se calienta bastante esta versión para la corriente que estoy usando de salida, me voy a tener que ir a una versión más pequeña para mejorar la eficiencia x_x
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Pedazo de DC-DC aislado de TRACO: 40-50W :shock:. Eso vale más que mi movil jejeje
No me tiene muy contento, se calienta bastante esta versión para la corriente que estoy usando de salida, me voy a tener que ir a una versión más pequeña para mejorar la eficiencia x_x
Tienes al menos un plano solido de GND? La placa es pequeñita y con un 90% de eficiencia son 4-5W que tienen que disiparse por algún lado....
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Son 4 layers, la segunda es entera de tierra y la cuarta también tiene bastante, y la primera por debajo del regulador también son planos continuos, y la tercera también tiene planos de alimentación. El pcb es de 10 cm x 5 cm.
El problema es que la eficiencia es función de la corriente de salida y la tensión de entrada, para este modelo en concreto (versión de 40W) no he encontrado las gráficas del fabricante, y para la corriente de salida que estoy usando (1.5 A) está disipando más de 4W.
Luego está el modelo de 30W que para esa corriente de salida indica en sus gráficas que va a disipar cerca de 2.x w. Decidí dimensionar por encima un poco por el tema de derating ya que va a estar en un sitio donde la temperatura ambiente puede ser alta, y creo que me he encontrado con un regulador que tiene una eficiencia no muy buena para esa corriente de salida.
Otra cosa es que he roto el aislamiento, es decir he unido el pin de tierra de la entrada con el de salida, ya que lo que quiero es un dc-dc que me de 12 V con una alimentación que oscila entre 10.5V y 24 V, y me cuesta menos pagar los 64 euros que cuesta el regulador para una sola unidad que el tiempo de ponerme a diseñar la fuente conmutada elevador reductor de 30 W.
Diría que romper el aislamiento no influye en que se caliente, pero viendo lo que se calienta esto estoy dudando, para una tensión de entrada de 20.5 V (1.1 A) tengo una corriente de salida de 1.5A (12v), es decir el regulador está disipando 4.5 W que me parece demasiado.
Pero bueno en el peor de los casos tendré que ponerle un buen disipador al que tengo o cambiar a la versión de 30 w de este regulador, del que si he encontrado sus gráficas disponibles y parecen mejor (2.x W).
(https://c2.staticflickr.com/6/5774/21813261674_7ab9cc010d_o.jpg)
Pero bueno voy a seguir probando que secuestro el hilo del montaje smd.
Gracias.
S2
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Qué raro. Yo he utilizado mucho DC-DCs con asilamiento juntando las masas y nunca tuve problemas con el calentamiento. Bueno un disipador como dices y arreglado :-)
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Qué raro. Yo he utilizado mucho DC-DCs con asilamiento juntando las masas y nunca tuve problemas con el calentamiento. Bueno un disipador como dices y arreglado :-)
Como curiosidad, he pedido el dc/dc de 30W de tracopower y he montado otra placa con él. Para los valores de tensión de entrada en el que el dc/dc de 40W disipaba 4.7W, el dc/dc de 30W disipa solo 2.5W según lo esperado mirando sus gráficas, por lo que en cuanto a calentamineto bastante mejor.