Löten des Wärmeleitpads eines SMD auf eine Leiterplatte durch Erhitzen der Unterseite mit einer Lötpistole

Ich versuche, eine dimmbare LED-Schaltung zu bauen, die aus 4 SMD-LED-Leuchten besteht (Datenblatt: https://download.luminus.com/datasheets/Luminus_SST-10-UV_Datasheet.pdf ). Ich bin neu in der Arbeit mit Leiterplatten und bin auf ein Video gestoßen, in dem jemand einige ähnlich kleine Komponenten mit einer Lötpistole auf eine Leiterplatte lötet, indem er Wärme direkt von unten aufbringt (Link: https://www.youtube.com/watch?v= ADrIWwEWF44 , ab 2:20), was im Vergleich zu den meisten Tutorials, die ich gelesen/gesehen habe, unglaublich bequem und effizient aussieht, die entweder Werkzeuge beinhalten, die ich nicht habe (ich habe nur eine Lötpistole, keinen Ofen oder eine Heißluftpistole) oder hinzufügen ein Via in der Mitte des Pads. Ich bin mir nicht sicher, was genau er mit der Leiterplatte gemacht hat, nachdem ich mir das Video angesehen habe, und habe einige Fragen dazu, wie seine Technik für a funktionieren kann2-lagige Leiterplatte , bei der nur die oberste Schicht elektrisch leitfähig sein muss (muss 2 Schichten statt 1 bekommen, da dies die Standardeinstellung des Herstellers ist):

  1. Es sieht so aus, als hätte er die Lötstoppmaske entfernt und der unteren Schicht eine Pastenmaske hinzugefügt. Soweit ich weiß, gibt es eine dicke Substratschicht, die typischerweise aus FR4 besteht, was zu einer geringen Wärmeleitfähigkeit zwischen der oberen und der unteren Schicht führt. Angenommen, sein Substrat ist FR4, ist es möglich, die Pastenmaske der obersten Schicht durch das FR4 zu erhitzen? Oder hat er etwas anderes mit den Schichten gemacht?

  2. Das Wärmeleitpad der LED soll mit einem relativ großen Pad auf der obersten Schicht verbunden werden. Ist das so, dass das Kupfer die Wärme von der LED wegleiten kann? Nach meinem Verständnis sitzt das Kupfer auf dem Substrat - wie entweicht die Wärme, wenn das Substrat eine geringe Wärmeleitfähigkeit hat?

  3. Wenn ich in der Mitte der Maske eine Durchkontaktierung hinzugefügt habe und in der unteren Schicht nichts mit der Durchkontaktierung verbunden ist, besteht dann die Möglichkeit, dass der Stromkreis kurzgeschlossen wird? Ich stelle mir vor, dass, da die Kupferplatte in der unteren Schicht von Isolatoren umgeben ist, der Widerstand sehr hoch sein wird und kein Strom fließen wird, ist das richtig?

Vielen Dank im Voraus, dass Sie mir geholfen haben, die Funktionsweise von PCB/Elektronik zu verstehen.

Googlesand soldering
Es gibt Lötkolben und Lötpistolen. Löten Sie keine Pistolen wie die im Link zur Elektronik. Sie können eine hohe Spannung erzeugen, wenn Sie den Abzug loslassen. Das kann Ihre Elektronik töten.

Antworten (3)

Es sieht so aus, als hätte er die Lötstoppmaske entfernt und der unteren Schicht eine Pastenmaske hinzugefügt. Soweit ich weiß, gibt es eine dicke Substratschicht, die typischerweise aus FR4 besteht, was zu einer geringen Wärmeleitfähigkeit zwischen der oberen und der unteren Schicht führt. Angenommen, sein Substrat ist FR4, ist es möglich, die Pastenmaske der obersten Schicht durch das FR4 zu erhitzen? Oder hat er etwas anderes mit den Schichten gemacht?

Ich würde es nicht als sehr wahrscheinlich einstufen, dass man die Lotpaste auf der Oberseite direkt von unten durch nur FR4 erhitzen könnte. Es sieht so aus, als hätte er im Video zwei Techniken verwendet.

  1. In einem Fall entwarf er sein Board so, dass es unter dem Wärmeleitpad ein großes Loch hatte. In diesem Fall hat er einfach das Wärmeleitpad durch das Loch gelötet. Er zeigt auf die Löcher bei Zeitcode 1:13.

  2. Im anderen Fall machte er ein Pad auf der Unterseite, das mit einer Reihe von thermischen Durchkontaktierungen mit der Oberseite verbunden war. Sie können die Durchkontaktierungen sehen, wenn Sie sich die Wärmeleitpads auf seiner Platine ansehen. Sie sind gefüllt, aber Sie können immer noch kleine Kreise sehen.

Bei Zeitcode 3:27 können Sie das Pad für den IC sehen (direkt über dem großen Kondensator, unten rechts von der Mitte). Im Pad sieht man vier Vertiefungen für die Thermal Vias.

Wenn Sie Ihr eigenes Board entwerfen und die thermischen Durchkontaktierungen einbauen können, dann machen Sie es.

Wenn Sie das nicht tun können, verwenden Sie am besten eine kleine Heißluftpistole. Sie können einen für unter 20 $ bekommen. Zum Beispiel...
https://www.amazon.com/TruePower-01-0712-Mini-Heat-Blue/dp/B00GVMFV6O

Ein Problem mit Heißluftpistolen (wie in Ihrem verlinkten Video erwähnt) besteht darin, dass sie viel Wärme auf Bereiche der Platine bringen können, die Sie nicht möchten, wodurch andere Teile entlötet werden können. Normalerweise löse ich das, indem ich ein Stück Schrottblech (z. B. 6 "x 6" oder größer) nehme und ein Loch hineinbohre, das etwas größer als der IC ist (z. B. 1/4 "oder 1/2". ). Platzieren Sie das Metall über der Platine mit dem Loch über Ihrer Komponente. Richten Sie die Heißluftpistole aus etwa 2,5 cm Entfernung auf das Loch. Das Blech schützt die Platine größtenteils vor Streuwärme, außer natürlich dort, wo das Loch ist.

Das Wärmeleitpad der LED soll mit einem relativ großen Pad auf der obersten Schicht verbunden werden. Ist das so, dass das Kupfer die Wärme von der LED wegleiten kann?

Ja ist es.

Nach meinem Verständnis sitzt das Kupfer auf dem Substrat - wie entweicht die Wärme, wenn das Substrat eine geringe Wärmeleitfähigkeit hat?

Ihr LED-Teil scheint bei 1,8 W Eingangsleistung etwa 1 W Abwärme + 0,8 W Licht zu erzeugen. Wenn Sie ein Kupfer-Wärmeleitpad auf Ihrer Platine haben, gibt es zwei Wärmepfade.

  1. Wärme kann durch die Platine zu einem Kühlkörper auf der Rückseite gelangen.

Die Wärmeleitfähigkeit von FR4 ist etwa 1000-mal schlechter als die von Kupfer. Aber wenn Sie eine breite, dünne Scheibe haben, kann sie immer noch nützliche Wärmemengen leiten. FR4 hat eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 0,3 W/mk. Beispielsweise hat ein 1-Zoll-Quadrat mit einer Dicke von 60 mil eine Wärmeleitfähigkeit von 0,127 W / K. Also 1 W / (0,127 W / K) = 7,9 Kelvin Temperaturanstieg von der Vorder- zur Rückseite der Platine, wenn die LED mit voller Leistung läuft.

Mit einem Gitter aus thermischen Durchkontaktierungen im Wärmeleitpad der LED können Sie den Wärmefluss erheblich erhöhen. Durch Füllen der thermischen Vias mit wärmeleitfähigem Epoxid kann sie noch weiter erhöht werden.

  1. Wärme kann direkt vom Wärmeleitpad in die Umgebungsluft gelangen (ohne durch die Platine zu gehen). Typische Zahlen wären etwa 40 K/W für ein 1-Zoll-Quadrat in "stiller" Luft, die nur natürliche Konvektion aufweist.

Wenn ich in der Mitte der Maske eine Durchkontaktierung hinzugefügt habe und in der unteren Schicht nichts mit der Durchkontaktierung verbunden ist, besteht dann die Möglichkeit, dass der Stromkreis kurzgeschlossen wird?

Es besteht immer die Möglichkeit, dass der Stromkreis kurzgeschlossen wird. Aber solange es keine Metallverbindung zwischen dem Via und dem Flugzeug gibt, wird es keinen Kurzschluss geben. Sie können natürlich ein unterseitiges Wärmeleitpad herstellen, solange Sie es von allem anderen isoliert halten.

Ich stelle mir vor, dass, da die Kupferplatte in der unteren Schicht von Isolatoren umgeben ist, der Widerstand sehr hoch sein wird und kein Strom fließen wird, ist das richtig?

FR4 hat einen sehr hohen (aber nicht unendlichen) Widerstand. Es fließt ein gewisser Strom, der jedoch unterhalb des Pico-Ampere-Bereichs liegt, sodass Ihre Anwendung wahrscheinlich nicht beeinträchtigt wird.

Ich bin mir nicht sicher, was er genau mit der Leiterplatte gemacht hat, nachdem ich mir das Video angesehen habe, und habe einige Fragen dazu, wie seine Technik für eine zweischichtige Leiterplatte funktionieren kann, bei der nur die oberste Schicht elektrisch leitend sein muss

Er legte Vias durch die Unterseite des Pads und berührte dann die Vias von unten mit dem Lötkolben. Die Wärme steigt durch die Durchkontaktierung auf und schmilzt das Lot. Sie können dies auf jeder Platine tun, aber so ein Löten sieht unglaublich nervig aus.

Heißluft-Rework-Stationen sind sehr günstig. Ein einfacher 858D-Klon kostet bei Amazon 40 US-Dollar, was weniger ist als ein temperaturgesteuerter Lötkolben + Meißelspitze. Sie sind nicht erstaunlich, aber wenn Sie nur LEDs einsetzen möchten, sind sie in Ordnung.

Das Wärmeleitpad der LED soll mit einem relativ großen Pad auf der obersten Schicht verbunden werden. Ist das so, dass das Kupfer die Wärme von der LED wegleiten kann? Nach meinem Verständnis sitzt das Kupfer auf dem Substrat - wie entweicht die Wärme, wenn das Substrat eine geringe Wärmeleitfähigkeit hat?

Sie verlängern entweder das Pad zu den Seiten oder führen thermische Durchkontaktierungen zu einem Kühlkörper darunter, wie in diesem Video (oder tun Sie beides). Typischerweise haben LED-Hersteller technische Hinweise mit Empfehlungen, wie dies für ihre Produkte zu tun ist. Es lohnt sich, hineinzuschauen.

Wenn ich in der Mitte der Maske eine Durchkontaktierung hinzugefügt habe und in der unteren Schicht nichts mit der Durchkontaktierung verbunden ist, besteht dann die Möglichkeit, dass der Stromkreis kurzgeschlossen wird? Ich stelle mir vor, dass, da die Kupferplatte in der unteren Schicht von Isolatoren umgeben ist, der Widerstand sehr hoch sein wird und kein Strom fließen wird, ist das richtig?

Normalerweise führen Sie das Via nach unten zu einer anderen Kupferschicht darunter. Sonst kann die Hitze nirgendwo hin.

Löten des Wärmeleitpads eines SMD auf eine Leiterplatte durch Erhitzen der Unterseite mit einer Lötpistole
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v