Какой температурой паять микросхемы: Ликбез по пайке | Электроника для всех

Содержание

Технология пайки микросхем в корпусе BGA

  • Пациент выглядит так:
  • Прежде, чем отпаивать микросхему, нужно сделать риски на плате по краю корпуса микросхемы (если на плате нет шелкографии, показывающей её положение), для облегчения последующей постановки чипа на плату. Температуру воздуха фена ставим 320-350°C в зависимости от размера чипа, скорость воздуха — минимальная, иначе посдувает мелочевку припаяную рядом. :-))) Фен держим перпендикулярно плате. Греем примерно минуту. Воздух направляем не по центру, а по краям, как бы по периметру. Иначе есть вероятность перегреть кристалл. Особенно чувствительна к перегреву память. После чего поддеваем микросхему за край и поднимаем над платой. Самое главное не прилагать усилий — если припой не полностью расплавился есть риск оторвать дорожки.
  • После отпайки плата и микросхема выглядят так:
  •   

  • Если теперь из любопытства нанести флюс и погреть, то припой собереться в неровные шарики:

  • Соответственно опять те же плата и микросхема:

    Наносим спиртоканифоль (при пайке на плату пользоваться спиртоканифолью нельзя — низкое удельное сопротивление), греем и получаем:

         

    После отмывки выглядит так:

    Теперь то же самое проделаем с микросхемой и получиться так:

    Очевидно, что просто припаять эту микросхему на старое место не получиться — выводы явно треуют замены.

  • Очищаем от старого припоя платы и микросхемы:

  • При использовании оплетки есть вероятность оторвать «пятаки» на плате. Хорошо очищается просто паяльником. Я очищаю оплеткой и феном. Весьма важно не повредить паяльную маску, иначе потом припой будет растекаться по дорожкам.

         

  • Теперь самое интересное — накатка новых шаров.
  • Можно применить готовые шары — они просто раскладываются на контактные площадки и плавятся, но представьте себе сколько времени займет раскладывание ну например 250 шаров? «Трафаретная» технология позволяет получать шары намного более быстро и так же качественно.

    Очень важно иметь качественную паяльную пасту. На фото виден результат нагрева небольшого количества пасты. Качественная сразу же превращается в блестящий гладкий шарик, некачественная распадется на множество мелких шариков.

      

    Некачественной пасте не помогло даже смешивание с флюсом и нагрев до 400 градусов:

    Микросхема закрепляется в трафарете:

         

    Затем шпателем или просто пальцем наносится паяльная паста:

         

    После чего, придерживая пинцетом трафарет (он при нагреве будет изгибаться), расплавляем пасту:
    Температура фена — максимум 300°, фен держим перпендикулярно. Трафарет придерживаем до полного застывания припоя.

      

    После остывания снимаем крепежную изоленту и феном с температурой 150° аккуратно нагреваем трафарет до плавления ФЛЮСА. После чего можно отделять микросхему от трафарета.

    В результате получились вот такие ровные шары, микросхема готова к постановке на плату:

         

  • Собственно пайка микросхемы на плату
  • Если риски на плате (которые нужно было сделать перед отпайкой) не сделаны, то позиционирование делем так:
    переворачиваем микросхему выводами кверху, прикладываем краешком к пятакам, чтобы совпадали с шарами, засекаем где должны быть края микросхемы (можно царапнуть тихонько иголочкой). Сначала одну сторону, потом перпендикулярную ей. Достаточно двух рисок. Потом ставим микросхему по рискам на плату и стараемся на ощупь шарами поймать пятаки по максимальной высоте. Т.е. надо встать как бы шарами на шары, вернее на остатки от прежних шаров на плате.

    Можно установить просто «заглядывая» под корпус, либо по шелкографии на плате.
    Затем прогреваем микросхему до расплавления припоя. Микросхема сама точно встанет на место под действием сил поверхностного натяжения расплавленного припоя. Момент расплавления припоя хорошо заметен — микросхема немного шевелится, «устраиваясь поудобнее». Флюса нужно наносить ОЧЕНЬ мало. Температура фена 320-350°, в зависимости от размера чипа.

      

  • Всё!!! Хотя, по хорошему, еще и помыть надо…
  • © Ю. Рыженко aka Altair   

    Правила пайки микросхем — как припаять DIP, SMD и BGA микросхему

    Правила пайки микросхем — как припаять микросхему

    Каждому кто занимается радиолюбительством рано или поздно приходилось сталкиваться с вопросом — «как припаять микросхему?». Сразу нужно оговориться и сказать о том, что у каждого мастера присутствует свой набор сводов и правил, которыми он руководствуется при выполнении данной работы.

    В этой статье будут рассмотрены несколько самых популярных микросхем, а также главный вопрос — как их правильно припаять к плате. Статья написана в стиле «Вопросы и Ответы», так будет информативней.

    Какая температура нужна для пайки микросхем

    При пайке главное не перегреть микросхему, поэтому температура паяльника должна быть не более 230 градусов. Если паяльник сильно перегревается, то от его применения лучше отказаться, либо его придётся всё время выключать во время выполнения данной работы.

    Что делать перед пайкой

    Сначала нужно прогреть паяльник до рабочей температуры. Жало паяльника необходимо залудить припоем и канифолью. Припой не должен скатываться шариками с жала паяльника. Также на нем не должно быть гари и черного налёта.

    Удаление лишнего олова с платы

    Когда паяльник разогрелся до 230 градусов, его уже можно использовать для пайки микросхемы. Однако во время этого процесса образуется много лишнего припоя, который затекает в ненужные места. Чтобы освободить ножки микросхемы от припоя, можно использовать тонкую иглу или медную оплетку.

    Пайка разных типов микросхем

    Теперь обратимся непосредственно к пайке различных по форме и конфигурации микросхем, и, как их можно припаять:

    DIP микросхемы — самый распространенный тип микросхем, которые просто и легко перепаиваются путем установки длинных монтажных ножек в отверстия. Для демонтажа DIP микросхемы лучше всего использовать тонкую иглу, о чем указывалось абзацем выше.

    SMD микросхемы — эти микросхемы имеют принципиально другой способ пайки, на так называемые «пятачки». Впрочем, это никак не утяжеляет процесс работы и даже облегчает его, если под рукой есть такой друг и помощник, как

    инфракрасный фен.

    BGA микросхемы — контакты данных микросхем расположены под ними в виде небольших шариков припоя.

    Пайка разных типов микросхем

    Чтобы выпаять и впаять назад микросхему понадобится следующий инструмент:

    • Паяльник или паяльная станция;
    • Пинцет для захвата и удержания микросхемы;
    • Гель-флюс и 1 мм припой. Толстым припоем паять микросхему не очень удобно;
    • Медная оплётка или игла для выпаивания микросхемы;
    • Алюминиевая фольга или каптоновый скотч.

    Также потребуется смывка для флюса, поскольку после пайки микросхем, чтобы избежать короткого замыкания, необходимо сразу же смывать его остатки с платы.

    После того, как удалена старая микросхема, настаёт черед установки новой. Сначала необходимо подготовить место, убрать лишний припой при помощи паяльника и медной оплетки.

    Как впаять микросхему

    Далее потребуется залудить поверхности, после чего можно приступать к впаиванию новой микросхемы:

    DIP микросхема впаивается таким образом, чтобы правильно вставить её ножки на плату (согласно ключу). Далее вход пускается паяльник, которым аккуратно расплавляется припой и припаиваются все вывода микросхемы.

    Впаять SMD микросхему несколько трудней, однако также реально. Для этого нужно максимально точно совместить вывода микросхемы с выводами на плате. Опять же, все вывода согласно ключу.

    Далее необходимо нанести по всему контуру контактов флюс-гель, после чего включить фен с температурой нагревания в 350 градусов, и расплавить горячим воздухом припой. Того припоя, что на плате уже достаточно для того, чтобы припаять новую микросхему.

    А вот для пайки BGA микросхем понадобятся шарики припоя, которые наносятся на все посадочные места с использованием специального трафарета для пайки микросхем. После того, когда все ключи совмещены, а микросхема выставлена как надо, в работу задействуется фен с температурой нагревания до 360 градусов.

    Как видно, припаять микросхему вполне реально. Однако для удобства и эффективности работы лучше всего не отказываться от покупки паяльной станции, поскольку управиться одним паяльником будет тяжеловато.

    042-Пайка SMD компонентов. — GetChip.net

    Вот, решил показать, как я паяю SMD компоненты («Surface Montage Details» — означает поверхностный монтаж деталей). Вообще, почему-то, бытует мнение, что паять SMD компоненты сложно и неудобно. Я постараюсь Вас переубедить в обратном. Более того, я докажу, что паять SMD компоненты намного проще обычных TH компонентов («Through Hole» в переводе «сквозь отверстие» — сквозьдырочные компоненты :)).

    Если быть совсем уж откровенным у TH и SMD компонентов есть свои назначения и области использования и попытки с моей стороны убеждать Вас в том, что SMD лучше, немного не корректны. Ну да ладно — все равно, я думаю, Вам будет интересно почитать.

    Знаете, какая главная ошибка тех, кто первый раз пробует паять SMD компоненты?
    Разглядывая меленькие ножки микросхемы, сразу возникает мысль о том, какое тонкое жало нужно взять, чтобы паять эти мелкие ножки и не насажать «соплей» между ними. В магазине находим конусное тонкое жало, цепляем его на паяльник, набираем маленькую капельку припоя и пытаемся иголкой-жалом обпаять каждую ножку отдельно. Получается долго, утомительно и не аккуратно. Данный подход, казалось бы, логичен, но в корне не верен! И вот почему – паять SMD компоненты помогают такие «страшные силы» как поверхностное натяжение, силы смачивания, капиллярный эффект и не использовать их значит сильно усложнять свою жизнь.

    Как все должно проходить в теории? Когда жало паяльника приложено к ножкам начинает действовать сила смачивания — олово под действием этой силы начинает «обтекать» ножку со всех сторон. Под ножку олово «затягивается» капиллярным эффектом одновременно начинается «смачиваться» контактная площадка под ножкой и на плате. Припой равномерно «заливает» площадку вместе с ножкой. После того как жало паяльника убрано от ножек и пока еще припой в жидком состоянии, сила поверхностного натяжения формирует из припоя каплю, не давая ему растекаться и сливаться с соседними ножками. Вот такие сложные процессы происходят при пайке. Но все эти процессы происходят сами собой, а от Вас требуется лишь поднести жало паяльника к ножке (или сразу к нескольким). Правда просто?!

    На практике есть определенные проблемы с пайкой очень мелких SMD компонентов (резисторы, конденсаторы …) они могут во время пайки «прилипать» к жалу. Для того чтобы избежать такой проблемы нужно паять отдельно каждую сторону.

    Для того, чтобы добиться хорошей пайки, нужны определенные материалы и инструменты.
    Главным материалом, обеспечивающим комфортную пайку, является жидкий флюс. Он обезжиривает и снимает окислы с поверхности спаиваемого металла, что увеличивает силу смачивания. Кроме того, во флюсе припою легче образовать каплю, что препятствует созданию «перемычек-соплей» Рекомендую применять именно жидкий флюс — канифоль или вазелин-флюс не дают такого эффекта. Жидкий флюс не редкость в магазинах — купить его будет не проблема. На вид это прозрачная жидкость с противным запахом напоминающий ацетон (тот, что я покупаю называется «F5 – флюс для пайки тонкой электроники»). Можно, конечно, попробовать паять и спирто-канифолью, но во-первых, эффект будет хуже, во-вторых, после удаления застывшей канифоли спиртом, остается белый налет, который очень проблематично убрать.
    Вторым по важности является паяльник. Очень хорошо если имеется регулировка температуры – можно не боятся перегреть компоненты. Оптимальная температура для пайки SMD компонентов находится в пределах 250-300 оС. Если нет паяльника с регулировкой температуры, тогда лучше применять низковольтный паяльник (12v или 36v мощность 20-30w) он имеет меньшую температуру жала. Самый худший результат дает обычный паяльник на 220v. Проблема в том, что температура жала у него слишком высока, из-за чего флюс быстро испаряется и ухудшается смачиваемость поверхности пайки. Большая температура не позволяет длительно греть ножку, из-за этого пайка превращается в нервное тыканье жалом в плату. Как частичный выход из положения можно посоветовать включить паяльник через регулятор мощности (сделать самому – схема довольно простая или купить готовый – в магазине светильников такие продаются как регуляторы яркости свечения светильников, люстр).
    Жало у паяльника должно иметь ровный рабочий срез (это может быть или классический «топорик», типа «отвертка»  или срез под 45 градусов).

    Жало-конус плохо подходит для пайки SMD компонентов – не паяйте им, намучаетесь. Очень хорошие результаты дает жало «микроволна». Кто не знает – это жало имеющее в рабочей плоскости отверстие. При помощи этого отверстия и капиллярного эффекта создаваемого в нем припой можно не только наносить, но и эффективно убирать излишки (после того как я попробовал паять «микроволной» остальные жала валяются в коробочке без дела).
    Припой. Особого припоя не нужно – используйте тот, каким Вы обычно пользуетесь. Очень удобен припой в тонкой проволочке – легко дозировать. У меня проволочка диаметром 0.5мм. Не используйте припой без свинца (на него пытаются заставить перейти производителей электроники по причине вредности свинца). Из-за отсутствия в припое свинца значительно уменьшается сила поверхностного натяжения, паять обычным паяльником станет проблематично.
    Еще нужен пинцет. Тут без особенностей – подойдет любой удобный для Вас.

    Технология пайки очень проста!
    Кладем на контактные площадки SMD компонент, обильно его смачиваем жидким флюсом, прикладываем жало паяльника к компоненту, припой с жала перетекает на контакты компонента и контактные площадки платы, убираем паяльник. Готово! Если компонент очень мелок или большой (жало не захватывает одновременно обе стороны) паяем каждую сторону отдельно, придерживая компонент пинцетом.
    Если паяем микросхему, то технология такая. Позиционируем микросхему так, чтобы ножки попали на свои контактные площадки, обильно смачиваем места пайки флюсом, припаиваем одну крайнюю ножку, окончательно совмещаем ножки с площадками (припаянная ножка позволяет, в определенных пределах, «вертеть» корпус микросхемы), припаиваем еще одну ножку по диагонали, после этого микросхема надежно закреплена и можно спокойно пропаивать остальные ножки. Паяем не спеша, проводя жалом по всем ножкам микросхемы. Если образовались перемычки нужно очистить жало от избытка припоя, обильно смазать перемычки жидким флюсом и повторно пройтись по ножкам. Лишний припой заберется жалом — «сопли» устранятся.

     

    http://www.youtube.com/watch?v=xVTHi4uyiMw

    (Visited 30 695 times, 3 visits today)

    Как выбрать электропаяльник (2018) | Другие инструменты | Блог

    Паяльник есть в арсенале многих мастеров – и не одних лишь электриков и радиолюбителей. Паяльником можно не только паять электродетали и соединять провода, спектр применений этого инструмента намного шире:

    — паяльники используются для ремонта пластиковых деталей;

    — автомастера используют их для ремонта радиаторов и бамперов;

    — паяльником можно отремонтировать металлическую посуду или теплообменник холодильника;

    — мастера-стекольщики используют паяльник для вырезания из стекла деталей сложной формы;

    — паяльники применяются для обработки кожи при изготовлении кожаных изделий;

    — а еще паяльником можно выжигать рисунки на дереве.

    Принцип действия всех электропаяльников одинаков – нагревательный элемент передает тепло жалу, которым и осуществляется пайка. Однако форма и материал жала, температура нагрева и прочие характеристики паяльников различного назначения отличаются довольно сильно. И, чтобы подобрать инструмент, который станет надежным помощником в вашей работе, следует потратить немного времени, чтобы разобраться в характеристиках паяльников и в том, за что они отвечают.

    Характеристики паяльников

    Тип.

    Классический электропаяльник состоит из ручки, нагревательного элемента и жала. Нагревательный элемент может быть спиральным – из нихромовой проволоки, обмотанной вокруг жала, или керамическим – с пленочным нагревателем, расположенным в трубчатом керамическом элементе.

    Конструкция паяльника с керамическим нагревателем обеспечивает минимум потерь тепла, поэтому такой паяльник греется намного быстрее. Кроме того, электрическая изоляция керамического нагревателя более надежна, и риск пробоя на корпус практически нулевой. Недостатки тоже есть: паяльники с керамическим нагревателем дороже и боятся ударов и падений – керамический элемент может сломаться, при этом расположенный в толще керамики нагреватель рвется и перестает работать.

    Имеющиеся сегодня в продаже импульсные паяльники бывают двух видов:

    — Собственно импульсные, жало которых представляет собой дугу из проволоки, нагревающуюся под воздействием проходящего через неё тока. Такие пальники довольно безопасны (жало горячее только во время пайки) и удобны, благодаря очень быстрому разогреву жала (2-3 с), но для пайки микросхем подходят плохо. Температура жала не регулируется и может оказаться слишком высока для пропайки тонких соединений. Кроме того, само жало находится под напряжением, которое может повредить низковольтную микроэлектронику.

    — Электропаяльники со спиральным нагревателем, способные увеличивать мощность ТЭНа нажатием кнопки на корпусе. Называются импульсными, потому что на максимальной мощности могут работать недолго (5-15 секунд), после чего требуется делать перерыв на несколько минут. Такой паяльник может быть удобен при пайке мелких «деликатных» деталей – в режиме повышенный мощности можно быстро расплавить крупную каплю припоя, а низкая температура обычного режима защитит детали от перегрева.

    Только не следует относиться к таким паяльникам как к обычным двухрежимным и всерьез воспринимать указанную максимальную мощность. Такой паяльник с мощностью, например, 30-130 Вт на 130 ваттах будет работать считанные секунды, и для пайки крупных деталей непригоден.

    Паяльники для выжигания также встречаются двух видов:

    — С дуговым проволочным жалом, нагреваемым проходящим через него током. От импульсных паяльников отличаются тем, что жало разогрето все время. Удобны для выжигания по дереву, но пожароопасны.

    — Классические электропаяльники со специальным жалом (набором жал) для выжигания. Менее опасны, благодаря меньшей температуре жала, но работать можно не со всякими материалами. Для выжигания по дереву подходят плохо, но вполне пригодны для работы с кожей, тканью и пластиком.

    Мощность паяльника – один из основных параметров, определяющих его возможности. Маломощные паяльники подходят для деликатных работ с мелкими деталями, паяльники большой мощности можно использовать для ремонта посуды и соединения проводов большого сечения.

    Для распайки легкоплавкими припоями микросхем и деталей низковольтных печатных достаточно мощности в 5-15 Вт.

    Для пайки крупных деталей, для работы с тугоплавкими припоями и для соединения электрических проводов сечением до 1 мм2 потребуется паяльник мощностью 25-45 Вт.

    Для пайки проводов общим сечением до 10 мм2 мощность паяльника должна быть 60-100 Вт.

    Для пайки высоковольтных проводов большого сечения и соединения проводов с токоведущими шинами потребуется паяльник мощностью 150-200 Вт.

    Паяльниками мощностью 200-500 Вт можно лудить крупные детали и производить ремонт металлической посуды.

    Большинство паяльников получают питание от сети 220 В, но в некоторых случаях приходится искать альтернативный тип питания.

    Если рядом нет розетки, могут пригодиться паяльники с питанием от аккумулятора – для продолжительной работы они непригодны (заряда аккумуляторов хватает на считанные минуты работы), но для срочного ремонта вполне могут подойти.

    Низковольтные паяльники с питанием от порта USB или от 12-вольтового источника питания хорошо подходят для пайки низковольтных схем. Любой обычный паяльник имеет некоторую электрическую емкость; его можно представить в виде конденсатора, одной пластиной которого является нагреватель, а второй – жало. И во время работы на жале 220-вольтового паяльника возникает переменное напряжение, которого может оказаться вполне достаточно для повреждения чувствительной электроники. Низковольтные паяльники и трансформаторные паяльные станции этого недостатка лишены. Но следует иметь в виду, что низковольтные паяльники ограничены по мощности: так, 12-вольтовый паяльник, чтобы «выдать» мощность хотя бы 40 Вт, должен потреблять более 3А — редкий блок питания может обеспечить такой ток. Еще хуже дело обстоит с USB-паяльниками — напряжение их питания всего 5 В, а сила тока на одном разъеме USB 2.0 по спецификации не должна превышать 500 мА. И хотя USB-порты многих современных компьютеров без вреда для себя способны давать до 1,5 А, рассчитывать на это не стоит.

    Максимальная температура нагрева определяет область применения паяльника.

    Температуры ниже 250°С используются для сварки полиэтиленовой пленки (130-180°С) и декоративных работ – тиснения кожи (80-150°С), создания узоров на ткани и т.п. Также на таких температурах производится пайка легкоплавкими припоями.

    250-300°С годится для пайки мелких деталей, при пайке электрических проводов и при работе с тугоплавкими припоями такой температуры жала уже может не хватить.

    300-350°С – считается оптимальной температурой для пайки электронных компонентов среднего размера.

    350-450°С для пайки электросхем уже многовато, при такой температуре быстро окисляется жало, припой начинает выгорать, и возрастает риск перегрева деталей. Такая температура пайки может использоваться при работе с тугоплавкими бессвинцовыми припоями, для резки пластика, синтетических тканей

    Температуры выше 450°С используются редко – при работе с тугоплавкими припоями и особо массивными деталями.

    Регулировка мощности паяльника способна намного увеличить его универсальность. При этом заметно вырастает и цена инструмента, но это того стоит — регулировка температуры позволяет избавиться от проблем, связанных с тугоплавкостью припоя, перегревом дорожек или деталей. Но имейте в виду, что регулировка температуры на паяльниках осуществляется довольно грубо, методом «прибавить»-«убавить». Для точного выставления температуры следует обратиться к паяльным станциям.

    Если конструкция ручки и форма жала больше зависят от привычки и от личных предпочтений, то форма наконечника уже придает инструменту некоторые особенности.

    Жало типа «конус» удобно при сквозном монтаже (и демонтаже), но оно плохо удерживает припой, поэтому для поверхностного монтажа подходит хуже. Собрать излишки припоя таким жалом практически невозможно. Кроме того, низкая теплоемкость (особенно у сильно заостренных «конусов») и маленькое пятно контакта затрудняют прогрев крупных контактов и капель припоя.

    Жало типа «клин» является более универсальным – оно имеет большую теплоемкость, касание широкой гранью позволяет прогревать большие площадки, а при повороте на 90° пятно контакта сильно уменьшается и позволяет работать с выводами микросхем и тонкими дорожками печатных плат высокой плотности.

    Кроме этих, самых распространенных форм наконечников, существует множество специализированных – «микроволна», предназначенная для пайки SMD-компонентов; ножи различных форм, предназначенные для резки пластика; фигурные наконечники для декоративных работ и т. д. Для возможности выбора наиболее подходящего для конкретной работы жала, на большинстве паяльников предусмотрена возможность его замены. Кроме того, жала со временем выгорают (особенно сильно это проявляется на медных – для поддержания формы их следует периодически обрабатывать напильником) и замена жала становится уже просто необходимой.

    Подставка необходима для безопасной и эффективной работы, но имейте в виду, что она входит в комплектациюдалеко не всех моделей. Не счесть, сколько столов, полов и штанов прожжено из-за использования вместо подставки первых подвернувшихся предметов. Если у выбранной модели подставки в комплекте нет, крайне рекомендуется докупить её отдельно.

    Варианты выбора паяльников

    И для ремонта электроники, и для соединения электрических проводов подойдет универсальный паяльник мощностью 25-50 Вт с клиновидным жалом – такой инструмент будет нелишним в «арсенале» любого мастера.

    Для пайки микросхем и электронных компонентов будет достаточно паяльника мощностью до 15 Вт.

    Электропаяльник на батарейках может помочь с ремонтом в условиях отсутствия электроэнергии.

    Если вы занимаетесь самыми разными паяльными работами – от пайки тончайших деталей до соединения высоковольтных проводов тугоплавкими припоями – выбирайте среди паяльников с регулировкой мощности и высокой максимальной температурой.

    Для ремонта радиаторов, теплообменников и металлической посуды вам потребуется мощный паяльник с клиновидным жалом.

    Как отпаять чип BGA 153 eMMC

    Для восстановления данных мне необходимо удалить чип BGA 153 eMMC с неисправного телефона. Я хотел бы максимально увеличить свои шансы НЕ уничтожить чип eMMC в процессе (другие остатки телефона не имеют значения, так как они уже мертвы). Я уже смотрел различные обучающие видео, и я бы сказал, что у меня есть представление об общем процессе. Р>

    У меня есть дешевая китайская станция горячего воздуха, где температуру можно установить в диапазоне 100-500 градусов по Цельсию (но я не знаю, насколько точно это работает) и где также можно выбрать скорость воздуха.

    Для целевой практики я просто распаял некоторые микросхемы DDR3 с какой-либо старой печатной платы ПК (эти микросхемы не приклеены — их удерживал только припой). Я использовал сопло примерно того же размера, что и чип, и наносил флюс вокруг чипа перед нагреванием. Я всегда использовал низкую скорость воздуха (от 2 до 8). Я постепенно увеличивал температуру и каждый раз нагревался в течение 2 минут, чтобы проверить, при какой минимальной температуре чип будет ослабевать. Для чипа DDR3 мне потребовалось 385 градусов по Цельсию (но, возможно, отображаемая температура просто неправильная)!

    Что касается чипа eMMC, я нашел информацию о том, что для его распайки достаточно 240 градусов (предположительно, припой плавится при 225 градусах).

    Стоит ли ожидать, что чип eMMC выйдет при гораздо более низкой (240 вместо 385) температуре, чем чип DDR3? Или это просто признак того, что показания температуры на моей станции горячего воздуха слишком плохие?

    Мне лучше использовать более высокую скорость воздуха для такой работы?

    Имеет ли смысл размещать тепловую изоляцию на задней стороне печатной платы телефона, чтобы уменьшить тепловыделение?

    Какой тип припоя с низкой температурой плавления следует использовать, если я хочу напрямую припаять некоторые провода к чипу eMMC? Или что было бы правильным типом для реболлинга (свинцовый, без свинца и т. Д.), Если бы я положил его на какую-то доску для обсуждения?

        

    Замена BGA. Горячий воздух или ИК лучи?

    Как меняется BGA чип. Чем паять? Горячий воздух или ИК лучи?

    Выбор паяльной станции

    Горячий воздух или ИК излучение?

    Вся современная электроника, и ее производство основано микросхемах. Вся вычислительная техника построена на чипах, выполненных в корпусах типа BGA.

    Что вообще такое BGA?

    BGA: Ball Grid Array — корпус PGA, в котором, вместо контактов штырькового типа используются шарики припоя. Такой тип микросхем предназначен для поверхностного монтажа. Распространен в мобильных процессорах, чипсетах, современных графических процессорах видеокарт компьютеров и ноутбуков. Корпуса BGA так же существуют в нескольких вариантах (видах).

    Обзор BGA ИК Станций за 2010 — 2011 год

    Итак, выводы этого типа микросхем имеют форму шариков и расположены снизу корпуса, благодаря чему, можно увеличить плотность монтажа (количество размещаемых элементов) на печатной плате. Работа с такими микросхемами требует особого подхода, сейчас поймете почему. Говоря о первичном монтаже (при производстве плат с такими чипами) должно соблюдаться точное совмещение контактов микросхемы с контактной площадкой на плате и равномерное запаивание всех контактов, путем равномерного прогрева. А в случае выпаивания (демонтажа) микросхемы, что опять же  усложнено труднодоступностью выводов, нужно равномерный нагрев для отпаивания всех контактов. В обоих случаях должен быть четкий контроль качества процесса пайки.


    Руками сделать такую работу теоретически не возможно. Но на практике ремонтники умудряются паять их даже на бытовой газовой плите… Для удобства пайки и демонтажа микросхем типа BGA нужно специальное оборудование благодаря которому  можно максимально оптимизировать весь процесс работы с монтажом и демонтажем BGA микросхем. Также все более популярной стала технология пайки с использованием без свинцовых припоев, а в этом случае вопрос соблюдения технологии качественной пайки занимает первое место.


    В чем разница пайки свинцовой и бессвинцовой?
    При бессвинцовой пайке температура нагрева требуется выше на 30-40 градусов, в отличии от традиционной пайки с использованиес свинец-содержащих припоев.  И по этому максимально допустимая рабочая температура для компонентов поверхностного монтажа (SMD и BGA) находится в диапазоне от 250 до 260 градусов.

    Основная задача в процессе пайки это аккуратное и быстрое выпаивание элемента без повреждения соседних элементов критичных к перегреву.
    Предпочтителен инструмент, который сочетает в себе «низкую» температуру и высокую теплопередачу. При соблюдении всех условий демонтажа в большинстве случаев, невредимой сохраняется и отпаянная микросхема, это особенно полезно, в тех случаях, когда предположение о том, что она являлась причиной неисправности, опровергается.
    Теперь о том какие существуют способы нагрева микросхем для пайки и демонтажа.
    В локальной пайке и выпаиванию BGA чипов есть два варианта:


    Термовоздушный
    Инфракрасный (ИК)


    Соответственно основанные на этих способах существуют и используются различные типы паяльных станций.
    Рассмотрим сначала термо воздушные паяльные станции.
    Термо-воздушные станции – устройство бесконтактной пайки, для нагрева паяемых компонентов используется открытый поток нагретого воздуха, который сфокусирован специальным соплом.

    Грубо говоря это фен. Так как принцип его работы аналогичен работе обычного фена для высушивания волос. Разница лишь в температуре потока воздуха исходящего из сопла фена. Температура воздуха на выходе такой паяльной станции регулируется от 100 до 480 градусов Цельсия. Еще имеется возможность коррекции воздушного потока.
    Термовоздушные станции пайки делятся на 2 способа подачи воздушного потока:


    Компрессорные
    Турбинные


    В компрессорных, воздух подается работой диафрагменного компрессора расположенного в корпусе станции.
    У турбинных,  же в блоке термофена встроен маленький почти бесшумный электрический двигатель с крыльчаткой, который создает нужную величину воздушного потока.
    Преимущества таких станций в их компактности, ими можно работать на рабочих местах малой площади.
    Особенностью BGA-компонентов является расположение контактов, их выводы, представляющие из себя контактные площадки с шариками припоя, находящиеся под корпусом устанавливаемого на плату компонента, эти контакты недоступны для традиционных паяльных устройств. Поэтому напайка этих компонентов осуществляется сквозным прогревом корпуса.
    Разумеется, верхняя часть корпуса микросхему прогревается быстрее, чем шариковые выводы, так как они контактируют с платой, это и затрудняет их нагревание.


    Бесконтактная пайка BGA-компонентов на поверхность печатной платы потоком горячего воздуха — процесс эмпирический. Температура воздуха места пайки регулируется двумя основными параметрами: выставленной температурой нагревателя, через который проходит воздух, и скоростью воздушного потока. Интересный факт в том что реальная температура потока воздуха из сопла выставляется приблизительно.


    Расстояние от сопла до компонента припаиваемого к плате тоже весьма критично. Если Увеличение скорости потока воздуха снижает рассеивание воздуха на выходе из сопла, но требует повышения температуры нагревателя, это понятно, ведь высокая скорость прохождения потока воздуха через нагревательный элемент снижает разогрев воздуха, иными словами он просто не успевает нагреться до нужной температуры.
    Из за неточности размеров сопел, особенно в головках для микросхем с большим количеством контактов, подвод тепла к месту пайки происходит не равномерный. Что ведет к увеличению опасности «термотравмы» компонента и печатных проводников на плате.
    Различные конструкции паяльных станций для пайки и демонтажа горячим воздухом предполагают различные степени и способы контроля параметров термо инструментов — температуры воздуха, нагнетаемого в сопло фена и его количества, подаваемого в единицу времени.


    У самых примитивных моделей нет обратной связи и можно лишь визуально наблюдать за  поведением припоя в рабочем пространстве, и иметь представление о тепловой картине места пайки, глядя на положение регуляторов нагревательного прибора. Зато эти стации достаточно дешевые, спектр их применения ограничен. Основное их предназначение это демонтажные операции, в которых не требуется идеально точного соблюдения термо режима. Станции имеющие четкий контроль и стабилизацию температуры самые дорогие в своем классе. Они также имеют индикацию в реальном времени температуры воздуха на выходе фена, имеют индикатор давления воздушного потока.
    Теперь рассмотрим следующий вид станций это инфракрасные паяльные станции.  
    Они основаны на излучении инфракрасных волн от нагревательного элемента, вместо потока горячего воздуха.

    Механизмом генерации тепла, используемым ИК станциях, является излучение.  ИК-волны диапазона 2-8мкм, лучшее в смысле соотношения отражаемой и поглощаемой тепловой энергии: видимые ИК волны не пригожи для процесса пайки, так как они перегревают темные поверхностей и не прогревают блестящие выводы микросхем.
    На таких станциях можно выполнять операции пайки и демонтажа компонентов, имеющих размеры от 10мм до 60мм. Среди них микросхемы в корпусах различного типа BGA, CSP, PGA, SOIC, QFP, PLC. Можно также ее использовать для локальной пайки группы компонентов на ограниченном участке монтажной платы. Размеры прямоугольной зоны нагрева задаются органами регулировки окна верхнего излучателя.
    В принципе, оба способа: термовоздушный и ИК, имеют корни из технологий групповой пайки в печах плавления. Но при задачах ремонтной (локальной) пайки совершенно иная потребность. Если в случае с печью, которая должна обеспечить равномерный нагрев по всей поверхности платы, то ремонтная станция — только в отдельной области платы, при этом не подвергать соседние элементы термическому воздействию.
    Лучшим решением для локальных ремонтных работ особенно с BGA, предпочтительна именно инфракрасная технология.
    В местах первичного  контакта струи воздуха с плоскостью, температура выше, чем зонах оттока «отработавшего» воздуха. Чтобы снижать завихрения, приходится замедлять поток воздуха, но это приводит к недостаточному переносу тепла: ведь неподвижный воздух является теплоизолятором!
    Достаточно рассмотреть эти термограммы, это пятна нагрева плоскости корпуса BGA.

    Горячий воздух сопло2    Горячий воздух сопло1    ИК-излучатели


    ИК излучение имеет большее преимущество перед воздухом, так как это единственный механизм теплопередачи, который позволяет передавать тепловую энергию по всей площади монтируемой микросхемы.
    Так как  равномерный прогрев больших корпусов BGA воздушным потоком крайне затруднителен, для проведения ремонтной пайки, рекомендуется использовать именно инфракрасные станции.
    Главные достоинства технологии инфракрасной пайки:
    •    равномерный локальный нагрева (самый критичный фактор для BGA)
    •    отсутствие вероятности сдуть с печатной платы демонтируемый компонент
    •    нет потребности в приобретении сменных профильных насадок для фена под определенные размеры чипов
    •    возможна работа компонентами сложного профиля
    У многих возникает вопрос: не происходит ли перегрев инфракрасным излучением темных поверхностей BGA микросхем? и хватает ли его тепловой энергии для оплавления припоя светлых выводов микросхем QFP? Нелепо утверждать, что нет разницы в нагреве. Разница есть, но при длине волны 2…8 мкм которая является минимальной в инфра красном  — диапазоне, за счет чего и обеспечивается достаточная для качественной пайки равномерность нагрева поверхностей имеющей различную отражающую способность.
    Какую выбрать паяльную станцию? Термо воздушную или инфра красную?
    Все зависит от Ваших потребностей, что Вам нужно на ней делать. Ремонтировать материнские платы от ноутбуков, или компьютерные  материнские платы, а может  платы мобильных телефонов. В общем, с платами от мобильников все имеющиеся на рынке паяльные станции от китайских производителей с разной степенью, но справляются. Станции одной ценовой категории, почти идентичны и нелепо обсуждать какая из них лучше, какая хуже. Ремонт материнских плат гораздо удобней производить на инфракрасной паяльной станции. Потому что на таких платах стоят микросхемы больших размеров требующих значительного и главное равномерного прогрева по всей площади.
    Соответственно цена инфракрасных станций в разы дороже по сравнению, с термовоздушными.

    Подготовка платы и демонтаж BGA микросхемы (Часть 1)

    Демонтаж микросхемы с печатной платы складывается из нескольких этапов.

    Первый этап. Удаление компаунда по периметру микросхемы которую мы будем снимать. Вам потребуется острася зубочистка и фен, температуру можно менять, для начала поставьте температуру на выходе не очень высокую. Начинайте греть с расстояния 5-10 см, если компаунд не становится эластичным и его не получается удалить, немного повысьте температуру. Торопиться не стоит. Обычно компаунд становится эластичным при 100-200 градусах.


    Второй этап. Защита печатной платы от высоких температур. Для защиты можно использовать специализированные клейкие ленты, но лучше алюминиевого скотча ничего не найти. Закрываем им все пластиковые элементы (разъемы) и другие чипы рядом с демонтируемой микросхемой. Для дополнительной защиты можно поверх алюминиевого скотча поклеить бумажный малярный скотч.

    Третий этап. Начинаем греть. Температура на выходе фена должна быть около 300 градусов Цельсия (300-320). Играйтесь с температурой, возможно ваша паяльная станция выдает другие температуры, поэтому понять что у вас на выходе можно лишь экспериментальным путем. Пробуйте. Начальный этап: необходимо нагреть саму плату, для этого с расстояния 10см начинаем процесс и постепенно приближаем фен. Начальный этап может занимать от минуты до нескольких. Завершение: постепенно приближаем фен до расстояния 3-5 см. Как узнать, что плата нагрелась до температуры плавления припоя и чип можно отпаивать? Все просто. Рядом с отпаиваемой микросхемой без проблем найдется какой-нибудь маленький SMD-элемент. Его и используем как флажок. Постоянно касаемся его зубочисткой и ловим момент как он отпаялся. И как только это произошло, это означает, что припой под чипом тоже расплавился и надо действовать. Аккуратно при помощи острого предмета (зубочистка, острие пинцета…) поднимаем чип. При это не перестаем греть феном.

    Четверты этап. Удаление припоя и компаунда с платы и подготовка чипа к реболлу. Этот этап достаточно простой, главное не торопиться. На видео все видено, поэтому особо не буду расписывать.

    Если у вас есть свои хиторсти, обязательно отпишитесь в комментариях. Давайте, делитсь опытом!


    (PDF) Влияние температуры на процесс пайки микросхем припоем на основе сплава AuGa0.03

    Crystals 2020, 10, 59 9 из 9

    5. Rabaey, J.M.; Чандракасан, А .; Николич, Б. Цифровые интегральные схемы: перспектива проектирования, 2-е изд.;

    Издательство электронной промышленности: Пекин, Китай, 2004; стр. 35–40.

    6. Балига, Б. Дж. Будущее технологии силовых полупроводниковых устройств. проц. IEEE 2002, 89, 822–832.

    7. Тан, Т.; Чжан, X .; Сюй, З.ZJ Нанкинский унив. Технол. Нац. науч. Эд. 2010, 32, 105.

    8. Сю, З.Ю.; Чжан, В.; Ву, Г. Х.; Песня, MH; Чжу, Д.З. Композиты с металлической матрицей AlSiC и их применение в корпусах микроэлектроники

    . Электрон. Упак. 2006, 6, 16.

    9. Хуанг М.Л.; Пан, JL; Ма, HT; Чжао, Н. Межфазные реакции последовательно гальванически нанесенных пленок Au/Sn/Au

    на кремниевые чипы. Матер. науч. Технол. 2012, 28, 837–843.

    10. Гао, С.Л. Сварка разнородных металлов Ti6Al4V и Inconel 718 с помощью технологии эвтектической реакции, вызванной импульсной лазерной сваркой

    . Междунар. Дж. Адв. Произв. Технол. 2018, 96, 1061–1071.

    11. Оливейра, Дж.П.; Миранда, Р.М.; Браз Фернандес, Ф.М. Сварка и соединение сплавов NiTi с памятью формы: обзор

    . прог. Матер. науч. 2017, 88, 412–466.

    12. Oliveira, J.P. Лазерное соединение NiTi с Ti6Al4V с использованием промежуточного слоя ниобия. Acta Mater. 2016, 105, 9–15.

    13. Ченг С.; Хуанг, CM; Пехт, М. Обзор бессвинцовых припоев для применения в электронике. Микроэлектрон.

    Надежн.2017, 75, 77–95.

    14. Бат, Дж.; Хандверкер, К.; Брэдли, Э. Альтернативы бессвинцовым припоям. Сборка цепей. 2000, 5, 31-40.

    15. Lee, N.C. Тщательный обзор альтернатив бессвинцовым припоям. Сборка цепей. 1998, 4, 64-71.

    16. Кэри, Х.Б.; Helzer, S.C. Современные технологии сварки, 2-е изд.; Chemical Industry Press Co., Ltd.: Пекин,

    Китай, 2010 г.; стр. 1–26.

    17. Ричардс Б.П. Законодательство о бессвинцовом содержании, 1-е изд.; Национальная физическая лаборатория: Лондон, Великобритания, 2002 г. ; стр.11–15.

    18. Чанг, Х.М.; Чен, CM; Лин, CP; Чен, С. Дж. Эволюция микроструктуры припоя Au–20 мас.% Sn на

    медной подложке во время оплавления. Дж. Эллой. комп. 2009, 485, 219–224.

    19. Чжоу Т.; Бобал, Т .; Уд, М .; Цзя, С.Л. Введение в эвтектический припой Au / Sn и его заготовки в приложениях

    для микроэлектроники / оптоэлектронной упаковки . Электрон и упаковка. 2005, 5, 5.

    20. Лю, Дж.М.; Го, КП; Ли, CR; Ду, З.М. Термодинамическая оценка системы Au–Ga Дж.Сплав. комп.

    2010, 508, 62–70.

    21. Госвами А.П.; Рой, С .; Дас, Г.К. Влияние порошка, химии и морфологии на диэлектрические свойства

    оксида алюминия, спеченного в жидкой фазе. Керам. Междунар. 2002, 28, 439–445.

    22. Инь Ю.С.; Чжан, Дж. Д. Глиноземная керамика и их композиты, 2-е изд.; Chemical Industry Press Co., Ltd.:

    Пекин, Китай, 2001 г.; стр. 93–102. (на китайском языке)

    23. Чжан Ю.Х.; Чжан, П .; Чжоу, Ю.Б.; Ван, Дж. Л. Керамика 2000, 5, 25.

    24. Чао, Б.; Че, С.Х.; Чжан, XF; Лу, К.Х.; Им, Дж.; Хо, П.С. Исследование параметров диффузии и электромиграции

    интерметаллидов Cu-Sn в бессвинцовых припоях с использованием имитации отжига. Acta

    Materialia 2007, 55, 2805–2810.

    25. Ган, Х.; Чой, WJ; Сюй, В .; Ту, К.Н. Дж. Электрон. Матер. 2002, 54, 34.

    © 2020 авторами. Лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья находится в открытом доступе

    и распространяется на условиях лицензии Creative Commons Attribution

    (CC BY) (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

    Профили для пайки и инструкции для керамических компонентов поверхностного монтажа

    Общий

    Керамические чип-конденсаторы

    обладают превосходными характеристиками надежности при условии использования надлежащих методов проектирования схем и контролируемых процессов сборки. Из-за кристаллической микроструктуры керамического конденсатора эти компоненты чувствительны к чрезмерному тепловому или механическому удару во время обработки схемы. Следует отметить, что микротрещины в керамике может быть трудно обнаружить с помощью обычных визуальных и электрических испытаний после сборки, и они могут представлять значительную угрозу для надежной эксплуатации в полевых условиях.По этой причине рекомендуется, чтобы в процессе аттестации сборки использовались подходящие испытания для выявления условий микротрещин.

    Состав выводов керамических компонентов и совместимость с пайкой

    Высокочастотные керамические конденсаторы и катушки индуктивности – Предлагаются со стандартными лужеными никелевыми барьерными выводами, совместимыми с процессами протекания припоя и оплавлением.

    Конденсаторы LASERtrim® — Предлагаются только с никелевыми барьерными выводами с золотым напылением.Из-за уникальной внутренней конструкции LASERtrim® рекомендуется использовать консервативный температурный профиль оплавления (рис. 4). Волновая пайка не рекомендуется.

    Паяльник

    Крепление керамического конденсатора с помощью паяльника не рекомендуется из-за внутренних ограничений точного контроля температуры пайки, скорости теплопередачи и времени. Если необходимо использовать паяльник, рекомендуется соблюдать следующие меры предосторожности.

    • Предварительный нагрев контура и керамического компонента до 150°C
    • Никогда не касайтесь керамической поверхности железным наконечником
    • Мощность утюга 30 Вт (макс.)
    • Температура наконечника 280°C (макс.)
    • 3.Диаметр наконечника 0 мм (макс.)
    • Ограничение времени пайки до 5 секунд.

    Цикл предварительного нагрева припоя

    Надлежащий предварительный нагрев необходим для предотвращения растрескивания конденсатора от теплового удара. Сборка схемы должна быть предварительно нагрета, как показано в рекомендуемых профилях, со скоростью от 1,0 до 2,0°C в секунду до температуры в пределах 65-100°C от максимальной температуры пайки.

    Температура пайки SMT

    Припои, обычно используемые для поверхностного монтажа, имеют температуру плавления от 179°C до 188°C. Активация канифольных флюсов происходит примерно при 200°С. На основании этих фактов следует установить минимальную пиковую температуру оплавления от 205°C до 210°C. Максимальной пиковой температуры оплавления 225°C должно быть достаточно в большинстве случаев. Многие профили процесса оплавления имеют пики в диапазоне от 240°C до 260°C, и хотя керамические конденсаторы и катушки индуктивности могут выдерживать температуры пайки в этом диапазоне в течение короткого времени, их следует минимизировать или по возможности избегать. Использование нескольких термопар M, установленных на печатной плате.О.Л.Е. Профилирование рекомендуется для точной характеристики поглощения тепла контура и максимальных температурных условий.

    Припой оплавлением

    Общий термин «оплавление» относится к нескольким методам, используемым для нагрева схемы, так что паяльная паста оплавляется или происходит «смачивание» керамического конденсатора и контактов печатной платы. Эти методы включают инфракрасный, конвекционный и лучистый нагрев. Размер галтели припоя можно регулировать, изменяя количество паяльной пасты, наносимой на схему.Рекомендуемые пределы температуры и время оплавления припоя показаны на рис. 1 для керамических конденсаторов, катушек индуктивности и для LASERtrim® на рис. 4.

    Паровая фаза

    Типичный процесс пайки в паровой фазе состоит из нескольких температурных зон, создаваемых насыщенным паром кипящей жидкости. Когда цепь проходит через зону, пары конденсируются на паяльной пасте, контактной площадке и выводах, что приводит к теплопередаче и оплавлению паяльной пасты. Оплавление в паровой фазе обеспечивает постоянный нагрев контура, при этом оплавление происходит при относительно более низкой температуре, которая определяется известной температурой кипения используемой жидкости, обычно 215°C.Рекомендуемые пределы температуры для оплавления в паровой фазе показаны на рис. 2.

    Волна припоя

    Пайка волной припоя, возможно, является наиболее строгим из процессов пайки поверхностного монтажа из-за резкого повышения температуры, наблюдаемого при погружении схемы в волну расплавленного припоя, обычно при 240°C. Рекомендуемые пределы температуры для пайки волной припоя показаны на рис. 3.

    Цикл охлаждения

    После надлежащего оплавления припоя сборке следует дать постепенно остыть при комнатной температуре.
    Попытки ускорить этот процесс охлаждения или немедленное воздействие на схему холодных чистящих растворов могут привести к растрескиванию керамического конденсатора от теплового удара.

    кристаллов | Бесплатный полнотекстовый | Влияние температуры на процесс пайки чипа припоем из сплава AuGa0.03

    1. Введение

    Наряду с продолжающейся разработкой очень крупномасштабной интеграции (СБИС) и миниатюрных компонентов микросхем, инкапсуляция и сборка схем или систем использовались для реализации высокой производительности и малого форм-фактора (SFF) в электронных компонентах и системы [1,2,3,4].Кроме того, требования к надежности электронных компонентов в быстро развивающейся аэрокосмической и авиационной промышленности растут. С этой тенденцией герметически сварные швы получили широкое применение военными из-за их высокой надежности [5,6]. ), химические свойства (антикоррозионные) и механические свойства (прочность, относительное удлинение, сопротивление ползучести, сопротивление усталости и стабильность структуры) припоя [7,8,9].Гао [10] использовал Ti6Al4V и Inconel 718 для решения проблем сварки, Оливейра [11] использовал NiTi для решения проблем свариваемости, а Оливейра [12] использовал ниобий в качестве промежуточного слоя для предотвращения образования хрупких фаз при соединении NiTi. до Ti6Al4V. Кроме того, в течение длительного времени для герметизации в большей степени использовались оловянно-свинцовые эвтектические и гипоэвтектические припои; однако свинец является токсичным металлическим элементом в этих припоях, который опасен для человека и окружающей среды [13,14,15,16,17]. Чтобы решить эту проблему, припои на основе золота [18,19] являются хорошей заменой для герметизация полупроводниковых компонентов.Припои на основе золота обладают антикоррозионными и антиокислительными свойствами, хорошей текучестью, стабильны при высоких температурах. Припой из сплава Au–Ga [20] является новым материалом в этой области, поскольку его более высокая температура плавления снижает негативное влияние вторичной пайки соединений и улучшает морфологию и механические свойства. В этом исследовании при соответствующем времени, давлении, и отношение площади припоя к кристаллу, а также при различных температурах пайки выполняется соединение между чипом и керамическим выводным держателем чипа с 3-контактным основанием корпуса (CLCC-3) [21,22,23] с AuGa0.03 припой. Кроме того, проводится анализ рентгенограмм, микроструктуры и фазового состава образцов.

    2. Экспериментальная

    Припой выполнен между чипом размерами 0,38 мм × 0,38 мм × 0,29 мм и основанием оболочки CLCC-3 с внутренним размером 1,78 мм × 1,27 мм × 0,51 мм с помощью пластинчатого AuGa0 Припой из сплава .03 для коммерческого использования в качестве герметизирующего материала. Для сварного герметизации использовалась бытовая эвтектическая паяльная станция с глубоким резонатором, на которой последовательно помещались основание корпуса, припой и чип для работы при пяти различных температурах пайки, а именно: 360°С, 380°С, 400°С. °С, 420 °С и 440 °С.В процессе пайки отношение площади припоя к кристаллу, время пайки и давление задавались равными 1,2, 15 с и 20 г соответственно.

    Прочность соединения на сдвиг была проверена с помощью тестера усилия на сдвиг. Для наблюдения за макроморфологией образцов использовали систему обнаружения рентгеновских лучей. Фазовый состав соединения анализировали с помощью XRD. Для изучения микроморфологии и распределения элементов в образцах использовали сканирующий электронный микроскоп, оснащенный энергодисперсионным спектрометром (ЭДС).

    3. Результаты

    В этом эксперименте был использован отечественный эвтектический паяльный стол с глубокой полостью, который был разработан самостоятельно; он был оснащен функцией контроля температуры (максимальная рабочая температура 600 °C ± 0,5 °C), функцией защиты от газов азота и водорода, ультразвуковой функцией и функцией давления стопы, как показано на рисунке 1. Термопара платино-родиевая с высокой стабильностью была использовали для измерения температуры поверхности нагрева, а затем температуру контролировали с помощью эвтектического паяльного стола с глубокой полостью. При температурах пайки 360 °С, 380 °С, 400 °С, 420 °С и 440 °С максимальная прочность на сдвиг припоя чипов составила 5,23 Н, 7,52 Н, 9,25 Н, 11,23 Н и 6,71 Н. , соответственно. Когда температура пайки постепенно повышалась, припой AuGa0,03 мог расплавляться более тщательно, и поэтому было удобнее смачивать и распределять припой по поверхности чипа для образования плотного соединения. Кроме того, была повышена прочность сварного соединения на сдвиг. Однако, если температура была слишком высокой, прочность соединения на сдвиг резко падала, что объяснялось пережогом.Рентгеновские изображения образцов пайки чипов при различных температурах пайки показаны на рисунке 2, а морфология поперечного сечения образцов показана на рисунке 3. Из рисунков 2 и 3 можно понять, что при температуре пайки 360 ° C — припой AuGa0.03 недостаточно расплавился из-за низкой температуры; кроме того, растекание припоя по поверхности чипа было неудовлетворительным, появились отверстия. При повышении температуры припой расплавлялся полнее, что приводило к лучшему смачиванию поверхности. Качество сварного соединения было достаточно хорошим, но чем выше температура, тем больше отверстий наблюдалось на стыке из-за пережога.

    4. Обсуждение

    Фазовая диаграмма Au–Si показана на рис. 4 [24]. Это показывает, что Au и Si не растворяются друг в друге и что соединение не образуется. Температура эвтектики составляет 363 ± 2 °С, а точка эвтектики — 19,0 ± 0,5 %. Au-Si в основном представляет собой комбинацию физических свойств, за исключением нескольких когерентных зерен. В процессе пайки Au и Si диффундируют друг с другом при высокой температуре, образуя поверхность пайки, и при диффундировании Si в Au наблюдается очевидная ориентация кристаллов.Рентгенодифракционная дифракция соединений при различных температурах пайки показана на рис. 5. Анализ показывает, что состав соединения состоит в основном из Au и Si и что фазовый состав соединений при различных температурах абсолютно одинаков; меняются только относительные интенсивности дифракционных пиков. Дифракционные пики от метастабильных фаз, таких как Au7Si, Au5Si и Au3Si, не наблюдаются из-за относительно высоких температур пайки (все выше температуры эвтектики Au–Si), а в результате распада метастабильной фазы образуется первичная фаза Au и Si, что благоприятно для стабильности и прочности соединения. Эвтектическая реакция Au–Si по уравнению (1) [25] протекает в основном в процессе эвтектической пайки чипов. На рис. 6 представлены РЭМ-изображения, отражающие микроструктуру соединений при различных температурах пайки. Ближний к сколу стык имеет эвтектическую структуру Au + Si, в нем отсутствуют соединения, образованные другими металлами, и имеется некоторое количество дырок, распределенных в нем из-за большой разности плотностей жидкой фазы Au–Si (18,64 г/см3) и Si (2,33 г/см3). /см3). Объем, расходуемый на реакцию Si, не может быть компенсирован эвтектической жидкой фазой Au–Si, образующейся в процессе склеивания.С другой стороны, в жидкой фазе Au–Si наблюдается большая объемная усадка и высокое термическое напряжение. На рисунке видно, что при температурах пайки 360°С и 380°С в соединении появляется ряд больших отверстий; большинство отверстий примерно канального типа шириной около 1 мкм и длиной около 5-6 мкм. Эти образования отверстий из-за низкой температуры. Припой AuGa0.03 недостаточно плавится при низкой температуре, а плохое смачивание и растекание припоя по поверхности чипа приводит к недостаточной плотности в структуре. При температуре пайки 400 °С уменьшается появление канальных полостей в соединении. Поскольку температура пайки не достигла температуры процесса, иногда появляются большие отверстия; при температуре пайки 400 °С мелкие сотовые отверстия разбросаны в основном вокруг стыков, а в некоторых случаях большие отверстия отсутствуют. При этой температуре припои хорошо расплавляются и хорошо смачивают микросхему, а структура соединения получается более плотной.Однако, когда температура достигает 440 °С, припой из-за относительно высокой температуры быстро плавится и не может образовать хорошее и плотное соединение с чипом. Ширина паяного шва небольшая, видны более крупные отверстия. Методом энергодисперсионной спектроскопии проанализированы поперечные сечения образцов чипов, спаянных при разных температурах. Области, выбранные для линейного сканирования и спектрального анализа EDS, показаны на рисунке 7 и показывают, что в процессе пайки Au и Si диффундируют при высокой температуре, образуя поверхность пайки. Диффузионная пайка проводилась припоем AuGa0.03 на верхний слой кремниевой микросхемы. Толщина интердиффузии составляет примерно 2 мкм при низких температурах, тогда как толщина интердиффузии составляет примерно 4 мкм при 440°С. При этом испытании в образце были обнаружены один или несколько пиков кремния после первой низкой точки, достигнутой Si, диффундировавшим в припой AuGa0,03. Эти пики возникли из-за того, что в стыке имеется несколько ямок, заполненных порошком Si от приготовления образца.Соединение должно представлять собой эвтектику Au и Si, а припой AuGa0,03, содержащийся в каждом образце, выплавлялся из готового изделия толщиной 50 мкм до толщины примерно 20 мкм, но Ga не был обнаружен ЭДС, так как состав Ga был чрезвычайно низкий. При пайке произошла эвтектическая реакция между золотым защитным слоем на поверхности основания и припоем AuGa0,03. В соответствии с конкретными температурными параметрами для сравнения были взяты 20 образцов, и показаны соответствующие сопротивления сдвигу соответствующих чипов. в таблице 1.

    С повышением температуры пайки припой AuGa0,03 полнее плавится, легче растекается по поверхности стружки, а затем образует плотное соединение, а также повышается прочность сварного соединения на сдвиг. Однако при слишком высокой температуре прочность соединения на сдвиг резко падает, что может быть вызвано пережогом в процессе пайки. Когда температура пайки составляет 400 °C, чип имеет наилучшую прочность при сварке, а его максимальное усилие сдвига может достигать 10,12 Н, и он может не только соответствовать требованиям внутренней структуры, но и намного превышать стандарт прочности на сдвиг 2n под площадью чипа. который может удовлетворить требования к прочности на сдвиг при сварке стружки.

    5. Выводы

    Результаты этого исследования показывают, что на прочность соединения при сдвиге может влиять температура пайки посредством воздействия на микроструктуру соединения. На фазовый состав не влияет изменение температуры пайки, и все структуры соединения представляют собой эвтектическую структуру Au+Si, при этом в процессе пайки происходит эвтектическая реакция Au-Si. Отложения метастабильных фаз, таких как Au7Si, Au5Si, Au3Si и т. д., не обнаруживаются, и, таким образом, стабильность способствует повышению прочности соединения.При постепенном повышении температуры пайки эвтектическая структура Au+Si становится все плотнее и плотнее, а первоначальные большие отверстия канального типа в структуре превращаются в диффузно распределенные мелкие отверстия в виде сот, что может улучшить механические свойства.

    Вклад авторов

    Концептуализация, Z.Z., G.G., C.C.; методика, З.З., Г.Г.; следствия, З.З., Г.Г., Ю.П., В.Л. и М.Дж.; курирование данных, З.З. и Г.Г.; формальный анализ, З.З., Г.Г., М.Дж., К.С. и Ю.П.; проверка, В.Л. и Л.З.; визуализация, В.Л. и Л.З.; написание-оригинальный черновой вариант, З.З. и Г.Г.; написание — рецензирование и редактирование, З.З. и Г.Г.; администрация проекта, CC; надзор, К.С. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

    Финансирование

    Это исследование финансировалось в рамках основного научно-исследовательского проекта провинции Шаньдун, номер гранта 2018GGX101014 и 2018CXGC0811.

    Конфликт интересов

    Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

    Ссылки

    1. Wang, X.G.; Рен, HY; Чжу, М .; Ли, Р. Д.; Шу, Х.Л. Исследование композитов для электронных корпусов β-SiCp/Al, изготовленных методом пропитки без давления. Доп. Матер. Рез. 2012 , 490, 3816–3821. [Google Scholar] [CrossRef]
    2. Haeper, C.A. Справочник по электронным материалам и процессам, 3-е изд.; McGraw-Hill: Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США, 2005 г.; стр. 88–92. [Google Scholar]
    3. Араи Х. Интегральная схема, 2-е изд.; Science Press: Пекин, Китай, 2000; стр.51–60. [Google Scholar]
    4. Ши, Ю.В.; Ся, ZD; Чен, З.Г.; Лей, Ю.П. Новые достижения в исследованиях припоев для электронной сборки. Электронные технологические процессы 2001 , 22 (4), 139–143. [Google Scholar]
    5. Rabaey, J.M.; Чандракасан, А .; Николич, Б. Цифровые интегральные схемы: перспектива проектирования, 2-е изд. ; Издательство электронной промышленности: Пекин, Китай, 2004; стр. 35–40. [Google Scholar]
    6. Балига, Б. Дж. Будущее технологии силовых полупроводниковых устройств.проц. IEEE 2002 , 89, 822–832. [Google Scholar] [CrossRef]
    7. Тан, Т.; Чжан, X .; Сюй, З.З.Дж. Исследования прогресса и тенденций электронных упаковочных материалов. Дж. Нанкин унив. Технол. Нац. науч. Эд. 2010 , 32, 105–110. (на китайском языке). [Google Scholar]
    8. Xiu, Z.Y.; Чжан, В.; Ву, Г. Х.; Песня, MH; Чжу, Д.З. Композиты с металлической матрицей AlSiC и их применение в корпусах микроэлектроники. Электрон. Упак. 2006 , 6, 16. [Google Scholar]
    9. Хуанг, М.л.; Пан, JL; Ма, HT; Чжао, Н. Межфазные реакции последовательно нанесенных гальваническим способом пленок Au/Sn/Au на кремниевые чипы. Матер. науч. Технол. 2012 , 28, 837–843. [Google Scholar] [CrossRef]
    10. Oliveira, JP; Миранда, Р.М.; Браз Фернандес, Ф.М. Сварка и соединение сплавов NiTi с памятью формы: обзор.прог. Матер. науч. 2017 , 88, 412–466. [Google Scholar] [CrossRef]
    11. Oliveira, J.P. Лазерное соединение NiTi с Ti6Al4V с использованием промежуточного слоя ниобия. Acta Mater. 2016 , 105, 9–15. [Google Scholar] [CrossRef]
    12. Ченг С.; Хуанг, CM; Пехт, М. Обзор бессвинцовых припоев для применения в электронике. Микроэлектрон. Надежный 2017 , 75, 77–95. [Google Scholar] [CrossRef]
    13. Бат, Дж.; Хандверкер, К.; Брэдли, Э. Альтернативы бессвинцовым припоям.Сборка цепей. 2000 , 5, 31–40. [Google Scholar]
    14. Кэри, Х.Б.; Helzer, S.C. Современные технологии сварки, 2-е изд.; Chemical Industry Press Co., Ltd.: Пекин, Китай, 2010 г.; стр. 1–26. [Google Scholar]
    15. Ричардс Б.П. Законодательство о бессвинцовом содержании, 1-е изд.; Национальная физическая лаборатория: Лондон, Великобритания, 2002 г.; стр. 11–15. [Google Scholar]
    16. Чанг, Х.М.; Чен, CM; Лин, CP; Чен, С. Дж. Эволюция микроструктуры припоя Au–20 мас.% Sn на медной подложке во время оплавления. Дж. Эллой. комп. 2009 , 485, 219–224. [Google Scholar] [CrossRef]
    17. Чжоу Т.; Бобал, Т .; Уд, М .; Цзя, С.Л. Введение в эвтектический припой Au/Sn и его преформы в приложениях микроэлектроники/оптоэлектроники. Электрон и упаковка. 2005 , 5, 5. [Google Scholar]
    18. Liu, J.M. ; Го, КП; Ли, CR; Ду, З.М. Термодинамическая оценка системы Au–Ga.Дж. Эллой. комп. 2010 , 508, 62–70. [Google Scholar] [CrossRef]
    19. Госвами А.П.; Рой, С .; Дас, Г.К. Влияние порошка, химии и морфологии на диэлектрические свойства оксида алюминия, спеченного в жидкой фазе. Керам. Междунар. 2002 , 28, 439–445. [Google Scholar] [CrossRef]
    20. Инь Ю.С.; Чжан, Дж. Д. Глиноземная керамика и их композиты, 2-е изд.; Chemical Industry Press Co., Ltd.: Пекин, Китай, 2001 г.; стр. 93–102. (на китайском языке) [Google Scholar]
    21. Zhang, Y.ЧАС.; Чжан, П .; Чжоу, Ю.Б.; Ван, Дж. Л. Применение и новейшие разработки керамических красителей. Керамика 2000 , 5, 25–27. (на китайском языке). [Google Scholar]
    22. Чао, Б.; Че, С.Х.; Чжан, XF; Лу, К.Х.; Им, Дж.; Хо, П.С. Исследование параметров диффузии и электромиграции интерметаллидов Cu-Sn в бессвинцовых припоях методом имитации отжига. Acta Materialia 2007 , 55, 2805–2810. [Google Scholar] [CrossRef]
    23. Ган, Х.; Чой, WJ; Сюй, В .; Ту, К.N. Электромиграция в паяных соединениях и линиях пайки. Дж. Электрон. Матер. 2002 , 54, 34–37. [Академия Google]

    Рис. 1. Эвтектический паяльный стол с глубокой полостью.

    Рисунок 1. Эвтектический паяльный стол с глубокой полостью.

    Рис. 2. Фотографии образцов при разных температурах пайки: 360 °С ( а ), 380 °С ( б ), 400 °С ( с ), 420 °С ( г ), 440 °С ( и ).

    Рисунок 2. Фотографии образцов при разных температурах пайки: 360 °С ( а ), 380 °С ( б ), 400 °С ( с ), 420 °С ( г ), 440 °С ( и ).

    Рис. 3. Морфология поперечного сечения образцов при различных температурах пайки: 360 °С ( а ), 380 °С ( б ), 400 °С ( с ), 420 °С ( d ) и 440 °С. °С ( и ).

    Рис. 3. Морфология поперечного сечения образцов при различных температурах пайки: 360 °С ( а ), 380 °С ( б ), 400 °С ( с ), 420 °С ( d ) и 440 °С. °С ( и ).

    Рис. 4. Фазовая диаграмма Au–Si [24]. Легенда: Liq., жидкость. Рис. 4. Фазовая диаграмма Au–Si [24]. Легенда: Liq., жидкость.

    Рисунок 5. Схемы соединений при разных температурах пайки.

    Рисунок 5. Схемы соединений при разных температурах пайки.

    Рисунок 6. СЭМ-изображения соединений при разных температурах пайки: 360 °С ( a ), 380 °С ( b ), 400 °С ( с ), 420 °С ( d ) и 440 °С ( d ) и ).

    Рисунок 6. СЭМ-изображения соединений при разных температурах пайки: 360 °С ( a ), 380 °С ( b ), 400 °С ( с ), 420 °С ( d ) и 440 °С ( d ) и ).

    Рис. 7. Морфология СЭМ и энергодисперсионная спектроскопия (ЭДС) линейного сканирования образцов, сваренных при 360 ° C ( a , b ) и 380 ° C ( c , d ). Морфология СЭМ и линейное сканирование ЭДС образцов, сваренных при 400 °С ( e , f ), 420 °С ( г , ч ) и 440 °С ( i , j ) .

    Рис. 7. Морфология СЭМ и энергодисперсионная спектроскопия (ЭДС) линейного сканирования образцов, сваренных при 360 ° C ( a , b ) и 380 ° C ( c , d ).Морфология СЭМ и линейное сканирование ЭДС образцов, сваренных при 400 °С ( e , f ), 420 °С ( г , ч ) и 440 °С ( i , j ) .

    Таблица 1. Программа испытаний пайки чипов при разных температурах.

    Таблица 1. Программа испытаний пайки чипов при разных температурах.

    Группа
    NO
    Температура
    (° C)
    максимальная сила сдвига
    (N)
    T1 360440 5. 23
    Т2 380 7,52
    Т3 400 9,25
    Т4 420 10,12
    T5 440 6,71

    © 2020 авторами. Лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья находится в открытом доступе и распространяется на условиях лицензии Creative Commons Attribution (CC BY) (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

    Высокотемпературная надежность соединений бессвинцовой пайки в сборке флип-чипа

    https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2011.10.011Получить права и содержание модели флип-чипа FC48D6. 3C457DC, установленного на печатной плате (PCB) с помощью припоя SnAgCu, исследованы с использованием модели Ананда. В то время как выпуклости одной из моделей реалистичны с толщиной интерметаллического соединения (IMC) 6 мкм в местах соединений припоя и контактных площадок, другая состоит из обычных выпуклостей без IMC на этих соединениях.Профили припоя были созданы с использованием комбинации аналитического метода и конструктивной геометрии. Собранный на печатной плате корпус был подвергнут ускоренному термическому циклу (ATC) по стандарту IEC 60749-25. В результате моделирования было установлено, что ИМК не только влияет на надежность паяных соединений, но и является ключевым фактором усталостного разрушения паяных соединений. IMC, зажатый между контактной площадкой на стороне чипа и основной частью припоя, является наиболее критическим, а его поверхность контакта с основной частью припоя является наиболее уязвимым местом повреждения.Ссылаясь на наши результаты, предполагается, что невключение IMC в модели паяных соединений, состоящих из припоя на основе Sn и металлизированной медной подложки, является одной из основных причин несоответствия усталостной долговечности паяного соединения, предсказанного с помощью моделирования методом конечных элементов, и полученный в результате экспериментального исследования.

    Особенности

    ► Форма паяного соединения определялась с использованием новой методики, объединяющей два подхода. ► Включение IMC в модель паяного соединения повышает точность прогнозирования срока службы.► Интерфейс между Die IMC и припоем является наиболее критичным местом выхода из строя паяного соединения. ► Механизм разрушения неровностей, содержащих ИМК, отличается от такового без ИМК. ► Использование одного или двух циклов нагрузки может оказаться недостаточным при моделировании.

    Ключевые слова

    Ключевые слова Электроника

    Электроника

    Высокотемпературная Электроника

    Flip Chip

    PB Free Ship

    Интерметаллическое Соединение

    Надежность Microelectricrics

    Сбои

    Устаточные сбои

    Создание

    Рекомендуемые статьи

    Просмотреть полный текст

    Copyright © 2011 Эльзевир Б.V. Опубликовано Elsevier B.V. Все права защищены.

    Руководство по пайке и замене микросхем BGA

    OLinuXino Аппаратное обеспечение с открытым исходным кодом Компьютер Linux был разработан для использования в домашних условиях, но более мощные версии содержат микросхемы BGA.

    Многие боятся паять BGA микросхемы и думают, что это очень сложный процесс и требует много дорогих инструментов.

    Действительно, если вы занимаетесь массовым производством, вам нужны дорогие и точные машины для укладки и оплавления плат, что стоит больших денег.

    Если вам нужно собрать и отремонтировать небольшое количество плат, то это можно сделать и на недорогом оборудовании.

    Конечно, вы можете сломать некоторые микросхемы и платы, пока не научитесь делать это правильно, но это не должно вас обескураживать.

    В этом уроке мы покажем вам, как восстановить A20-OLinuXino со сгоревшим процессором, используя всего несколько недорогих инструментов:

    • Инструмент для удаления припоя горячим воздухом
    • паяльник
    • пинцет
    • фитиль припоя
    • липкий флюс
    • спирт изопропиловый

    все вышеуказанное общая стоимость менее 200 евро

    Шаг 1 – удерживайте микросхему пинцетом и переместите ручку горячего воздуха над микросхемой, пытаясь равномерно нагреть ее и повторяйте шаг 3, пока не сделаете контактные площадки полностью ровными без капель припоя
    . Шаг 4. Очистите изопропиловым спиртом
    . Углы BGA, так что когда вы размещаете ИС, угол ИС лежит на этих контактных площадках)
    Шаг 7 – нагрейте BGA горячим воздухом до 250 C и держите его горячим выше 250 C в течение примерно 30 секунд.

    Точка плавления бессвинцового припоя

    225 С, для надежной пайки микросхемы его необходимо нагреть до 250 С и затем выдержать при этой температуре 30 секунд.

    Вы можете провести несколько экспериментов, чтобы узнать, когда микросхема нагревается до этой температуры и сколько времени требуется, чтобы нагреться, используя поврежденный BGA-чип – поместите термопару на его дно и поместите микросхему на поврежденную плату, так как вам нужно измерить температуру. шариков не сверху IC, затем начните нагревать и следите за температурой, вы увидите, через какое время, когда вы перемещаете термофен, температура достигает 250 C, обратите внимание, что расстояние между термофеном и IC меняет температуру. температура значительна, также вся ИС должна нагреваться, и вы должны перемещать горячий воздух циркуляционными движениями, чтобы не держать его только в одном месте.
    После того, как вы проведете измерения, вы будете знать, сколько времени у вас есть, чтобы нагреть микросхему и на каком расстоянии, и вы можете попробовать с реальным чипом.

    Когда шарики BGA расплавляются, они «схлопываются» и BGA немного проседает, со временем вы наберетесь опыта и заметите это схлопывание, чтобы убедиться, что шарики BGA действительно припаяны.

    Вы можете проверить результат пайки с помощью увеличительного стекла, глядя на стороны BGA.

    Вот ход, который показывает шаги выше:

     

     

    Нравится:

    Нравится Загрузка…

    Родственные

    Как паять золотые украшения

    Искусство пайки вызывает много разных вопросов. Какой металл использовать? Какие украшения подходят? Какие инструменты необходимы? В этом блоге мы сосредоточимся на пайке золотых украшений. Узнайте, как паять золотые украшения и каждый его шаг, а также обо всех различных инструментах и ​​оборудовании, необходимых для работы. Более того, мы также прольем свет на некоторые из наиболее часто задаваемых вопросов о пайке золотых украшений, от различий между использованием каждого сплава и того, из чего сделан золотой припой.

    Искусство пайки вызывает много разных вопросов. Какой металл использовать? Какие украшения подходят? Какие инструменты необходимы? В этом блоге мы сосредоточимся на пайке золотых украшений. Узнайте, как паять золотые украшения и каждый его шаг, а также обо всех различных инструментах и ​​оборудовании, необходимых для работы. Более того, мы также прольем свет на некоторые из наиболее часто задаваемых вопросов о пайке золотых украшений, от различий между использованием каждого сплава и того, из чего сделан золотой припой.

    Узнайте все, что вам нужно знать, чтобы вы могли начать свои проекты по пайке ниже.

    В чем разница между пайкой золотых и серебряных украшений?

    Прежде всего, мы установим разницу между пайкой серебряных и золотых украшений. Одним из ключевых дифференцирующих факторов является температура. Как золотой, так и серебряный припой имеют диапазон температур текучести. Серебро бывает четырех различных типов: легкое (E), мягкое (S), среднее (M) и твердое (H), каждый из которых имеет разную температуру текучести.С другой стороны, золото можно найти во многих других формах. Вам нужно будет учитывать карат от 8 до 22, а также цвет, белое золото, желтое золото и красное золото. Вот разбивка температур плавления для пайки золотых украшений:

    • Малый карат, легкий – 650-720°C
    • Высококачественный, легкий – 700-715°C
    • Мелкий карат, твердый – 755-795°C
    • Высококачественный, твердый – 790-830°C

    Из чего состоит золотой припой?

    Большинство золотых припоев состоят из различных компонентов, наиболее важным из которых являются металлы с низкой температурой плавления. К ним относятся кадмий, индий, цинк и олово. Однако они имеют тенденцию отбеливать припой, что требует дополнительного добавления меди.

    Инструменты, необходимые для пайки золотых украшений

    Прежде чем мы перейдем к пайке золотых украшений, вам нужно собрать несколько инструментов и предметов оборудования. Вот что вам нужно подобрать:

    Вот как паять золотые украшения – шаг за шагом

    Давайте углубимся в наше пошаговое руководство по пайке золотых украшений.

    1. Очистить золото. Это первый шаг в обучении изготовлению золотого припоя и пайке золотых украшений. Это позволяет металлу должным образом сцепиться друг с другом, поэтому для этого просто замочите украшение в растворе для травления, используя пинцет для маневрирования. Затем промойте водой, чтобы удалить кислоту.
    2. Закрепите деталь пинцетом или зажимом. Поместите украшения, над которыми вы будете работать, на блок для пайки и зафиксируйте их пинцетом или зажимом. Убедитесь, что золотые части подходят друг к другу как можно плотнее. В противном случае, если зазор будет слишком большим, припой может выйти из строя.
    3. Флюс для пайки золотом. Его необходимо наносить только на участки припоя, которые будут соединяться вместе, чтобы убедиться, что все загрязнения удалены, и предотвратить любое обесцвечивание поверхности.
    4. Нагрейте флюс. Возьмите ручную горелку и осторожно нагрейте флюс, пока вода не выкипит, оставив защитные твердые частицы на изделии.
    5. Нанесите золотой припой и нагрейте. Добавьте небольшой кусочек золотого припоя в соединение, затем нагрейте окружающий металл с помощью ручной горелки. Лучший совет!  Медленно перемещайте пламя вперед и назад, чтобы убедиться, что соединение прогрето по всей длине. Остановитесь, как только припой начнет плавиться и течь по шву, и вы должны увидеть, как стороны соединяются вместе.
    6. Охладите и обработайте изделие. Когда изделие остынет, поместите его на водяную баню. Затем с помощью медных щипцов аккуратно опустите изделие в травильную ванну и оставьте до тех пор, пока с поверхности не исчезнет накипь.
    7. Завершите работу. После извлечения изделия из травильного раствора промойте его на водяной бане и осмотрите на предмет изменения цвета. Если необходимо, просто отполируйте любую неподатливую накипь, и все готово!

    Вот как паять золотые украшения. Хотите попробовать сами? Возьмите все необходимые ювелирные инструменты и перейдите в раздел нашего блога, посвященный оборудованию и технике, чтобы узнать больше.

    Сохранить на потом

    Практическое руководство, вторник: пайка для поверхностного монтажа

    Фотография Пэта Молнера

    Пайка для поверхностного монтажа

    Методы изготовления современных схем.

    Скотт Дрисколл

    Когда сотовые телефоны хранились в портфелях, промышленная электроника имела легко припаиваемые выводы. Теперь телефоны помещаются в карманы, а небольшие устройства для поверхностного монтажа (SMD) внутри вытесняют сквозные компоненты.

    SMD могут стоить меньше, чем их аналоги старой школы, и многие новые устройства, включая большинство акселерометров, доступны только в формате SMD.

    Если вы проектируете печатные платы, использование SMT (технология поверхностного монтажа) и размещение компонентов с обеих сторон делает их дешевле и меньше.Это может не иметь значения для робота, но помогает проекту поместиться в банку с мятой или повеситься на воздушном змее.

    SMD предназначены для точного оборудования для массовой сборки на плотно упакованных печатных платах. Их крошечные выводы могут показаться невозможными для человеческих рук, но есть несколько хороших, относительно недорогих методов, для которых не требуется профессиональная паяльная станция для поверхностного монтажа стоимостью от 1000 долларов. »

    Инструменты

    Фотография Скотта Дрисколла

    То, что вам нужно, зависит от того, что вы делаете и в каком объеме (см. историю).

    • [A] Паяльная станция
    • [B] Flux фломастер, бутылочка с кистью или бутылочка с иглой
    • [C] Кусачки заподлицо
    • [D] Припой
    • [E] Безворсовые салфетки
    • [F] Плитка или подогреватель кофейника или сковорода
    • [G] Тепловой инструмент для тиснения из художественного магазина
    • [H] Зубочистки
    • [I] Вакуумный подборщик
    • [J] Пинцет
    • [K] Кровоостанавливающий зажим
    • [L] Паяльная паста
    • [M] Набор для удаления чипа Quik SMD
    • [Н] PanaVise
    • [O] Индикатор температуры или термопара
    • [P] Тостер
    • [Q] Лупа или увеличительное стекло с подсветкой
    • [R] Кислотная щетка
    • [S] Оплетка для отпайки
    • [T] Сухой очиститель или губка
    • [U] Изопропиловый спирт
    • [V] Стереомикроскоп с увеличением, 30x
    • [Вт] Станция горячего воздуха

    [НЕ ПОКАЗАНО]

    • Паяльное жало
    • Нож X-Acto
    • Майларовый трафарет
    • Маленький скребок
    ТИПИЧНЫЕ КОМПЛЕКТЫ SMD
    • [а] QPF208
    • [б] QPF44
    • [с] ПЛКК
    • [д] СОИК
    • [e] Электролитический конденсатор
    • [ж] SOT23
    • [г] QFN
    • [ч] Танталовый конденсатор
    • [i] 805 резистор
    • [Дж] 603 резистор
    • [k] 402 резистор

    УТЮГИ, КОНФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ ПЕЧИ И ПЕЧИ ДЛЯ ТОСТЕРОВ

    Мы рассмотрим 3 метода пайки SMD. У самых простых компонентов есть ножки или другие доступные контакты, которые ровно лежат на контактных площадках платы. Их можно соединить паяльником. Быстрое прикосновение наконечника, и немного припоя естественным образом потечет под ножку и создаст соединение. В этом заключается магия SMD-пайки — большую часть работы за вас сделает капиллярное действие.

    Другие корпуса SMD имеют контакты на нижней стороне, вне досягаемости. Вы можете припаять их двумя способами: по отдельности, используя припой или паяльную пасту и струю горячего воздуха, или все вместе, помещая все компоненты на плату с паяльной пастой между каждым контактом и его площадкой, а затем нагревая плату на сковороде. или в тостере, чтобы «оплавить» плату (растопить пасту) и выполнить все соединения.

    ОСНОВНАЯ ПАЯЯ SMD

    Каждый метод имеет свои инструменты и расходные материалы. Вот те, которые вам понадобятся для пайки железом простейших SMD: резисторы, конденсаторы и корпуса интегральных схем (ИС) с выводами.

    >> Промышленный пинцет с тонкими наконечниками позволяет захватывать и выравнивать мелкие детали. Также полезны кровоостанавливающие зажимы , зубочистки (для фиксации изогнутых электродов) и нож X-Acto .

    >> Флюс — секретный ингредиент в пайке поверхностным монтажом.Он удаляет оксиды из соединений, чтобы припой мог сцепиться с ними, а также помогает распределять тепло. Во время обычной сквозной пайки вы нагреваете соединение утюгом, а затем плавите припой к нему, что позволяет расплавить флюс в ядре припоя и очистить соединение. При поверхностной пайке часто припой плавится на утюге, а затем переносится на соединение — смертный грех при обычной пайке. Флюс имеет тенденцию выкипать во время этого переноса, поэтому вам нужно добавить больше непосредственно в соединение.Флюс выпускается в трех видах контейнеров: фломастер, флакон с кистью и флакон с иглой.

    >> Вы можете паять все компоненты, кроме компонентов с самым мелким шагом, используя увеличительное стекло с подсветкой , и вы можете использовать лупу стоимостью 10 долларов США с 10-кратным увеличением для самых тонких. Если вы планируете много работать с SMD, приобретите стереомикроскоп с зумом с 30-кратным увеличением (попробуйте на eBay).

    >> Я рекомендую приобрести терморегулируемую паяльную станцию ​​ мощностью не менее 50 Вт, которая, вероятно, будет стоить 50-120 долларов.Дешевый утюг на 15 Вт будет работать на некоторых вещах, но будет медленнее и более разочаровывающим. Хороший паяльник особенно важен, если вы используете бессвинцовый припой, который требует более высокой температуры.

    >> Паяльные станции включают в себя губку, но очиститель для сухих наконечников позволяет очищать жало без снижения его температуры.

    >> Паяльное жало Выбор зависит от личных предпочтений. Я предпочитаю маленькое долото или наконечник отвертки диаметром 1/32″ (0,8 мм), потому что на его конце можно удерживать немного припоя.Я не рекомендую наконечники меньше 0,6 мм, так как припой имеет тенденцию отходить от острия. Наконечники со скосом/лопастью/копытом предназначены для удерживания небольшого шарика припоя на конце, что полезно для техники пайки волочением, описанной ниже.

    >> Используйте припой с порошковой проволокой диаметром 0,02″ или 0,015″. Чтобы освоить SMT, я бы порекомендовал начать со свинцового припоя, с которым немного легче работать.

    >> Оплетка или фитиль для отпайки представляет собой тонкую сетку из медных жил, которую можно использовать для удаления излишков припоя.

    >> Для удаления SMD без станции горячего воздуха и множества специальных насадок используйте комплект для удаления SMD Chip Quik (артикул #SMD1, 16 долларов США на сайте chipquik.com). Набор содержит металл с низкой температурой плавления, который при смешивании с существующим припоем заставляет его оставаться расплавленным в течение нескольких секунд — достаточно долго, чтобы стряхнуть компонент.

    >> Небольшие тиски, такие как PanaVise .

    Установите резистор 1206

    Теперь мы готовы установить резистор для поверхностного монтажа.Обратите внимание, что резистивный элемент в резисторе SMT открыт и окрашен, и он должен быть направлен вверх для рассеивания тепла. Число 1206 означает, что размеры упаковки 0,12″х—0,06″. Пакет 603 имеет размер 0,06″х—0,03″ и так далее. Давайте начнем.

    1. Добавьте флюс на контактные площадки (рис. A). Это может быть необязательно для 1206-х, но полезно для 603-х и 402-х, где расплавленный припой непосредственно на соединении, вероятно, приведет к слишком большому отложению. Слегка луженый наконечник может обеспечить весь необходимый припой.Как правило, если вы плавите припой непосредственно на соединение, вам не нужен дополнительный флюс, но если вы подносите припой к соединению утюгом, он вам нужен.

    2. Добавьте небольшое количество припоя на 1 из 2 контактных площадок (рис. B).

    3. Используйте пинцет, чтобы удерживать 1206 на месте, касаясь соединения между чипом и контактной площадкой утюгом. Вы должны почувствовать, как чип встает на место, когда под ним расплавляется припой (рис. C).

    4. Припаяйте другую сторону, держа утюг так, чтобы он касался микросхемы и платы, и добавляя небольшое количество припоя (рис. D).

    Установка QFP (Quad Flat Package)

    QFP представляют собой квадратные корпуса микросхем с выводами по периметру. Расстояние между выводами, называемое шагом, обычно составляет 0,5 мм или 0,8 мм, но некоторые 0,4 мм.

    1. Профлюсуйте колодки (рис. E).

    2. Выровняйте QFP по его площадкам с помощью пинцета или зубочистки (рис. F).

    3. Добавьте небольшую каплю припоя на кончик утюга. Эта часть является ключевой: вам нужно, чтобы на конце свисала небольшая капля (рис. G).

    4. Прикрепите 1 угол, сдвинув луженый кончик к носку грузила (рис. H). Припой должен быстро затекать под провод. Проверьте выравнивание и приметайте противоположный угол. Иногда я добавляю больше флюса поверх стержней после прихватки.

    5. Продолжайте касаться кончиков проводов утюгом, чтобы завершить чип.Вы должны быть в состоянии припаять несколько выводов с одной порцией припоя на наконечнике. Попрактиковавшись, вы сможете медленно водить наконечником по ножкам и «перетаскивать-припаивать» весь ряд за 1 проход (рис. I).

    6. С помощью лупы проверьте наличие перемычек и достаточное количество припоя (рис. J и K).

    7. Удалите все закороченные или замкнутые соединения, коснувшись выводов чистым железным наконечником или нанеся фитиль припоя (рис. L).

    В качестве альтернативы существует метод «заливки и фитиля», который включает заливку всех выводов припоем, а затем удаление перемычек с помощью фитиля.Поверхностное натяжение удерживает некоторое количество припоя под выводами даже после затекания. Я ненавижу спорить с тем, что работает, но люди в отрасли не рекомендуют этот метод, потому что он может перегреть плату или компонент, а фитиль может отсоединить контактные площадки.

    Установка PLCC (пластикового держателя стружки)
    PLCC

    имеют ножки, которые складываются под упаковку, а не торчат наружу. Шаги аналогичны пайке QFP: оплавьте контактные площадки (рисунок M), выровняйте деталь, прикрепите некоторые углы, еще немного оплавьте и припаяйте. Держите утюг в контакте достаточно долго, чтобы припой проник вокруг каждой булавки. Мне нравится наносить припой длиной 0,02 дюйма вдоль штырей, а затем вдавливать его в каждый штырь утюгом (рис. N).

    ПАЯЯ SMD БЕЗ ВЫВОДОВ

    Следующие инструменты позволяют работать с корпусами ИС без выводов, такими как QFN (четыре плоские без выводов) и BGA (матрица с шариковой решеткой), которые не поддаются пайке утюгом.

    >> Вы можете купить станцию ​​горячего воздуха с регулируемой температурой и потоком воздуха менее чем за 300 долларов у Madell (рис. O, задний план; madelltech.ком). На Instructables.com также есть замечательный набор самодельных термофенов. Если вы чувствуете себя менее предприимчивым, K a $ 25 декоративно-прикладного искусства термоинструмент для тиснения (рис. O, передний план) также сделает свою работу. Избегайте обычных тепловых пушек; их сопла слишком большие, и они слишком горячие для работы с SMD.

    >> Паяльная паста состоит из крошечных шариков припоя, плавающих во флюс-геле. Выпускается в 2 формах: в шприцах для индивидуального нанесения на контакты или в баночках для массового нанесения с помощью майларового трафарета и ракеля (см. врезку).Некоторым дистрибьюторам требуется быстрая доставка паяльной пасты, поскольку срок ее службы сокращается без охлаждения.

    >> Нагревательная плита может предварительно нагревать плату до 212–250 °F, чтобы ограничить время и энергию, необходимые для нанесения припоя или горячего воздуха. Это необязательно, но имитирует крупномасштабный производственный процесс и снижает риск повреждения плат или компонентов. Предварительный нагрев особенно полезен, если вы используете бессвинцовый припой или если плата содержит большие теплопоглощающие пластины заземления.Предварительные нагреватели также доступны от Madell или Zephyrtronics (zeph.com), но плита Mr. Coffee за 7 долларов подходит для небольших односторонних плат.

    >> Вы можете оплавить доску в тостере . Ищите такой, который может нагреваться до 480°F (250°C) менее чем за 5 минут, что позволит оплавить весь припой P без запекания платы. Поскольку на внешней стороне коробки тостеров не указана скорость от 0 до 480 ° F, я бы посоветовал использовать маленькую или большую, мощностью более 1400 Вт.

    В качестве альтернативы на sparkfun.com есть учебные пособия и записи в блогах, в которых рекомендуется использовать сковороду вместо тостера для плат, имеющих как пластиковые, так и большие металлические разъемы. Недостатком RD сковороды является то, что она работает только с односторонними досками.

    >> Stencilsunlimited.com продает маркеры с индикацией температуры , которые меняют цвет при достижении определенной температуры, чтобы вы знали, когда прекратить применение тепла. Вы также можете контролировать температуру с помощью термопары .

    >> Кислотная щетка , изопропиловый спирт и безворсовые салфетки удаляют остатки флюса. Я держу спирт в бутылке с помпой, которая дозируется по мере необходимости и предотвращает испарение остатка.

    >> Вакуумный захват может помочь разместить более крупные компоненты, которые не удерживает пинцет, хотя пальцы тоже справляются с этой задачей.

    Установите QFN (Quad Flat No-Lead)

    Для этих чипов рекомендуется использовать трафарет с паяльной пастой, но можно обойтись и обычным припоем и горячим воздухом.

    Вам не нужно наносить припой на нижний радиатор чипа, который присутствует во многих усилителях и регуляторах напряжения, но если вы это сделаете, его толщина не должна превышать 0,01 дюйма.

    Кроме того, вам, вероятно, потребуется оплавить его по отдельности прямым потоком горячего воздуха или припаять через отверстие, просверленное снизу.

    1. Профлюсуйте и залудите нижние соединения на QFN (рис. P).

    2. Профлюсуйте и залудите только внешние колодки (рис. Q).

    3. Я рекомендую предварительный нагрев, особенно если вы припаиваете радиатор.

    4. Подайте горячий воздух примерно на 3/4 дюйма круговыми движениями, пока не почувствуете, как стружка падает. Поверхностное натяжение расплавленного припоя должно выровнять чип.

    Вы также можете подтолкнуть чип пинцетом, чтобы убедиться, что он правильно установлен; он должен вернуться в исходное положение (рис. R).

    5. Проверьте боковые стороны с помощью лупы, чтобы убедиться, что метки совпадают с контактными площадками (рис. S).

    ПАЯЛЬНЫЕ ПАСТЫ ТИПЫ

    Паяльная паста поставляется в шприцах или баночках. Шприцем следует наносить маленькие капли в форме Hershey’s Kiss на отдельные площадки на печатной плате, а тонкими линиями на корпусах с рядами штифтов. Мне нравится игла 22-го калибра. В духовке паста прилипает к соединениям и не образует мостов (по большей части). Не утруждайте себя попытками нанести пасту на каждый маленький контакт по отдельности, потому что она все равно осядет (расплывется) при нагревании. Вы можете купить шприцы с паяльной пастой фирм Chip Quik, Zephyrtronics, smtsolderpaste.ком и другие.

    Паста

    в баночках сохраняет свою форму, и вы можете быстро нанести ее на все подушечки на доске с помощью ракеля и майларового трафарета, вырезанного лазером. Получение нужного количества пасты — между недостатком припоя и шунтированием проводов — требует проб и ошибок. Материал для трафаретов можно найти на сайте stencilsunlimited.com.

    Оба типа пасты выпускаются либо в виде «неочищаемых», либо в водорастворимых формулах. При использовании водорастворимой пасты остатки флюса вызывают коррозию и должны быть удалены.

    SMD ПРОТОТИПИРОВАНИЕ

    Прототипирование с помощью SMD сложнее, чем быстрое подключение сквозных компонентов к беспаечной макетной плате, но SchmartBoard (schmartboard.com) содержит коммутационные платы, которые подключают любой SMD к стандартным сквозным контактам с шагом 0,1 дюйма.

    Для создания прототипа вам все равно придется припаять чип к коммутационной плате, а затем снять его позже, чтобы установить на окончательную плату (если только вы не впаяете коммутационную плату, которая занимает много места). Но коммутационные платы идеально подходят, если у вас есть ограниченное количество SMD-компонентов, которые вам нужны для сопряжения со сквозными компонентами, и вы не делаете свою собственную печатную плату.

    По моему опыту, быстрее пропустить стадию макетирования и перейти сразу к прототипу печатной платы всей схемы.Вы можете исправить ошибки, соскребая дорожки и соединяя их небольшими «зелеными» проводами 30-го калибра. Я обнаружил, что рисовать схемы на компьютере более надежно, чем иметь дело с миллионом проводов на макетной плате, хотя это и не так быстро.

    ПРИПАЙТЕ ДВУХСТОРОННЮЮ ПЛАТУ

    Если на плате есть компоненты с обеих сторон, вам нужно использовать тостер, а не сковороду.

    1. Нанесите паяльную пасту с помощью шприца или трафарета и ракеля (см. «Типы паяльной пасты») на ту сторону платы, на которой находятся более легкие компоненты (рис. T; PLCC самые тяжелые).

    2. Поместите компоненты с помощью пинцета, пальцев или пылесоса. Это нормально, если меньшие компоненты не идеально выровнены; они встанут на место во время оплавления (рис. U).

    3. Оплавление доски в тостере. Я использую зажимы для переплета, чтобы подвесить его над стойкой (рис. V). Производители паст и компонентов рекомендуют точную трехфазную последовательность:

      3а. Предварительно нагрейте и выпарите растворители в пасте до 300°F (150°C).

      3б. «Выдержите» при температуре от 300°F до 350°F (150–180°C) в течение 1–2 минут, чтобы флюс удалил оксиды.

      3с. Прогрейте до температуры около 425°F (220°C) в течение 1-1,5 минут, чтобы расплавить припой.

    Я просто включаю духовку на максимум, жду, пока весь припой расплавится, затем считаю до 15 и открываю дверцу.

    Более сложные платы и BGA могут потребовать большей точности. Термопара или маркер, указывающий температуру, позволяют увидеть, когда вы достигли заданной температуры.

    Для большего контроля такие сайты, как articulationllc.com и thesiliconhorizon.com, продают контроллеры, которые подключаются к тостерам и позволяют программировать и запускать последовательности времени и температуры, хотя большинство тостеров не нагреваются достаточно быстро, чтобы дать контроллеру много возможностей для работы. .

    4. После того, как первая сторона остынет, нанесите паяльную пасту, поместите компоненты и проварите другую сторону. Поверхностное натяжение будет удерживать более легкие компоненты дна на месте.

    Мои результаты с проектом, сфотографированным здесь, составили около 25 мостовых соединений на 208-контактном QFP с 0.Шаг 5 мм, и пару кое-где на других упаковках, но в большинстве случаев все в порядке.


    Скотт Дрисколл ([email protected]) — сертифицированный IPC специалист по пайке, имеет степень магистра машиностроения и музыкальных технологий Технологического института Джорджии. Он исследует и пишет практические руководства на любопытномinventor.com.


    Каталожные номера:

    https://makezine.com/16/primer

    http://Instructables.com

    http://articulationllc.ком

    http://chipquik.com

    http://curiousinventor.com

    http://madelltech.com

    http://schmartboard.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.