Welche Werkzeuge, Ausrüstung und Techniken verwenden Sie zum Löten von Fine-Pitch-SMT-Teilen?

Bevor ich anfange, ist dies eine Menge Fragen in einer Frage. Bitte versuchen Sie es das nächste Mal etwas mehr aufzulösen.

Erstens: Verwenden Sie beim Löten dieser Miniaturkomponenten ein Uhrmacherobjektiv oder eine andere Art von Lupe? Was wäre optimal um ein größeres Bild zu sehen?

In dieser Frage wurde die Optik ausführlicher erörtert. Ich habe eine 10x-Lupe, mit der ich Lötstellen inspiziere, wenn ich nicht am Mikroskop-Arbeitsplatz in der Schule oder auf der Arbeit bin, aber das Stereomikroskop ist zweifellos das beste Werkzeug. Stereo gibt Ihnen Tiefenwahrnehmung.
Wenn Sie das größere Bild sehen möchten, können Sie durch Herauszoomen (Mikroskope, die ich verwendet habe, von ~ 3x bis 40x) viel Platz finden, um Ihren Platz zu finden, wenn Sie sich darüber Sorgen machen. Hineinzoomen ist jedoch, wenn ein Zielfernrohr leuchtet. Sie werden hohe Plastikteile (wie Steckerabdeckungen) eine Weile verbrennen, aber schließlich bekommen Sie ein Gefühl dafür, wo sich Ihr Bügeleisen außerhalb des Sichtfelds befindet. Ein gutes Mikroskop gibt Ihnen eine Brennweite von etwa 3 Zoll (im Gegensatz zu einer billigen Lupe, meine ist wahrscheinlich etwa 1,5 Zoll für 1/4 der Vergrößerung), sodass Sie Ihren Lötkolben in der Mitte zwischen den beiden bewegen können, bis Sie ein unscharfes Braun sehen Wolke, die sich durch Ihr Sichtfeld bewegt. Bewegen Sie das Bügeleisen zurück, bis Sie die Spitze sehen, und senken Sie es erst dann auf das Pad, das Sie löten. Eine beleuchtete Dioptrienlinse bietet meiner Meinung nach keine ausreichende Vergrößerung, um die Aufdringlichkeit zu rechtfertigen, die Linse im Weg zu haben. Dasselbe gilt für die Lupen an den helfenden Händen.

Zweitens: Wie löten Sie Komponenten, bei denen Pads unter dem Gehäuse liegen? Ich besitze keinen Reflow-Ofen und habe versucht, diese Gehäuse zu ignorieren, kann das aber nicht mehr. Gibt es Techniken, um unter anderem BGA, iLCC, CSP manuell zu löten?

Halten Sie sich nach Möglichkeit von BGA-Gehäusen zum Handlöten fern. Zur Not können iLCC-Gehäuse (und die gebräuchlicheren QFN-Gehäuse) hergestellt werden, indem kleine Lötdome auf dem Pad platziert werden (das sich über die Chipgrenzen hinaus erstrecken muss), die Unterseite der Komponente mit Flussmittel versehen und das Lötmittel erhitzt wird. Wenn alles gut geht, schmilzt das Lot, erwärmt den Kontakt auf dem Chip und die Oberflächenspannung zieht die Verbindung zusammen. Für Geräte mit geringer Pinzahl funktioniert dies recht gut, einschließlich Kristalloszillatoren. Wenn die Kontakte an der Seite des Chips nach oben reichen, erhitzen Sie diese einfach. Eine weitere Möglichkeit sind Heißluftpistolen oder Heißluftlötstationen. Steinel stellt gute Luftpistolen her, und viele Lötstationen haben Luftaufsätze. Ich habe festgestellt, dass Luftpistolen zum Aufbringen / Aufschmelzen von Chips effektiver sind als Lötstationen. Sie scheinen die Wärme nur gleichmäßiger und nachhaltiger aufzubringen. Achten Sie auf die Reflow-Profile: Sie möchten langsam mit dem Aufheizen beginnen, über einen Zeitraum von ein oder zwei Minuten, und erst dann die wirkliche Hitze anwenden. Thermischer Stress ist hier ein echtes Problem. Beachten Sie, dass ich diese Methode bisher nur für Nacharbeiten verwendet habe; Für Montagefahrten habe ich es nicht ausprobiert.

Drittens: Welche Werkzeuge verwenden Sie außer Pinzette, Lötkolben, Lötdraht und einem hellen/beleuchteten Arbeitsplatz? Irgendeine geeignete "dritte Hand", die Sie gefunden haben und die ein Monster von einem Unterschied macht?

Lötdocht. Meilen um Meilen von dem Zeug. Für die meisten Arbeiten, sogar feine Tonhöhen, ist normales 0,11-Zoll-Zeug in Ordnung, aber das kleinere Zeug (0,05 Zoll oder 0,03 Zoll) ist hilfreich. In den meisten Tutorials müssen Sie es eher wahllos anwenden. Für feine Arbeiten möchten Sie legen Halten Sie ihn parallel zum Rand des Chips, stechen Sie mit der Spitze Ihres Lötkolbens in den Rand, der dem Pad am nächsten liegt, und schieben Sie ihn über die Leiterplatte, bis er den Rand des Chips berührt.Achten Sie darauf, dass keine kleinen Fetzen abbrechen und Kurzschlüsse verursachen ...
Als helfende Hände habe ich einen Panavise 301 mit dem Tablettboden 312 verwendet . Er hält die Arbeit 10 Zoll vom Tisch entfernt, sodass Sie Ihre Ellbogen stabilisieren können. Einige Leute legen die Arbeit jedoch gerne auf den Tisch (natürlich auf eine antistatische Unterlage), damit Sie stattdessen den Handballen stabilisieren können.
Zuletzt, und wahrscheinlich am wichtigsten, möchten Sie Flussmittel. Flussmittelstifte sind billig und leicht zu finden, aber ich habe eine kleine Tropfflasche, die mir besser gefällt - Sie müssen sich keine Sorgen machen, etwas zu beschädigen, wenn Sie das Flussmittel auf die Platine tropfen. Dies erfordert natürlich, etwas Isopropylalkohol und Wattepads bereitzuhalten, um die Rückstände zeitweise zu entfernen. Oh, und Sie werden auch eine Spule mit 30-Gauge-Wire-Wrap-Draht brauchen, um Fehler zu beheben.

Viertens: Gibt es eine bestimmte Spitzenstärke für den Lötkolben, was ist mit der Lötdrahtstärke?

Das hängt ganz davon ab, was Sie tun. Ich habe einen 1/32-Zoll-Kegel, den ich für fast alles verwende, und ich verwende Standard-0,031-Zoll-Lötmittel für Steckverbinder, Durchgangsbohrungen und Verdrahtungsarbeiten und 0,01-Zoll-Kester 44 für Feinarbeiten. Sie müssen es nur tun Experiment.

Fünf: Für das Prototyping, wenn es nicht immer möglich wäre, eine Leiterplatte herzustellen, löten Sie diese Komponenten auf ein Veroboard oder kaufen Sie ein Breakout-Board?

Normalerweise lösche ich winzige Komponenten: Kleben Sie die Oberseite mit Sekundenkleber auf, befestigen Sie sie am Protoboard (wie Twin Industries 8200-45-LF) und führen Sie dann 30-Gauge-Draht zu jedem der Pads, wie hier , und verbinden Sie sie mit den Headern oder was auch immer Sie brauchen machen. (Hinweis: Bild der Arbeit eines anderen, nicht meiner). Nachdem Sie überprüft haben, ob alles an den richtigen Stellen ist, geben Sie einen Klecks Heißkleber über das Ganze, um die Drähte etwas zu entlasten.

Ich benutze:

• Stereomikroskop (mit einer brennweitenvergrößernden Zusatzlinse) und faseroptischer Mikroskopbeleuchtung.
• Heißluft-Lötstation (Billig-Chinaschrott, stark modifiziert).
• Hochwertiger Lötkolben. (Ich habe eine OKI-Metcal RF beheizte Lötstation).

• Eine Spritze Lötpaste

• und vor allem eine gute Pinzette

Ich würde sagen, die wichtigsten Dinge zum Erfolg sind eine gute Pinzette und Lötpaste. Sie benötigen keine Lötschablone. Mit einer einfachen Spritze mit feiner Dosierspitze haben Sie eine viel bessere Kontrolle über das Lotvolumen als mit Drahtlot. Ich kann die meiste Zeit sogar ohne Solder-Wik davonkommen.

BGA-Gehäuse und andere Gehäusetypen mit vielen Anschlüssen auf der Unterseite des Geräts sind für eine einfache Handbestückung kaum noch zu erreichen, da die Überprüfung Ihrer Lötarbeit eine Röntgeninspektionsstation erfordert. Außerdem wird die Maskenregistrierung immer wichtiger, wenn die Teile kleiner werden und das manuelle Verteilen der Lötpaste nicht mehr effektiv ist. Es mag möglich sein, mit einer Lötschablonenvorrichtung und einem Reflow-Ofen auszukommen, aber ich habe dort nicht viel Erfahrung, und das Reparieren einer verpfuschten Lötstelle wird wahrscheinlich sehr schwierig sein.

Ich verwende ein USB-Mikroskop von Veho (ca. 40 £ bei eBay) oder eine x15-Lupe.

Manchmal verwende ich einen winzigen Punkt Blu-Tack, um eine Komponente an Ort und Stelle zu halten. Flussmittel ist ebenso wichtig wie ein Lötdocht zum Beseitigen von Fehlern.

Ich tendiere dazu, meine eigenen Breakout-Boards zu ätzen, sie sind erschreckend teuer in der Anschaffung.

Wenn wir in beliebiger Menge bauen, verwenden wir eine Bestückungsmaschine. Oder lassen Sie Ihren CM (Vertragshersteller) einen verwenden. Es gibt sogar CMs, die kleine Auflagen machen.

Werkzeug

Hakko 936 sind billig (bei der Arbeit kostete es ~ $ 85 von einem Lieferanten), aber sie leisten großartig. Sie heizen sich nicht so schnell auf wie einige der neueren Bügeleisen (solche, bei denen die „Spitze“ das Heizelement enthält), aber in weniger als einer Minute. Die Standardspitze, mit der sie geliefert werden, habe ich zum Löten von allem bis zu 0,50 mm QFNs verwendet. Sie machen sogar Fälschungen daraus , wenn Sie versuchen, Geld zu sparen.

Und ja, Pinzette. Holen Sie sich ein paar verschiedene Stile und wenn sie sich stark verbiegen, werfen Sie sie weg.

Materialien

Für mäßig feine Arbeiten sind 0,015 Zoll üblich, aber haben Sie etwa 0,025 oder 0,031 für Durchgangslöcher, sodass Sie keinen Zoll Lötzinn pro Verbindung verwenden.

Ich habe festgestellt, dass die Verwendung von klebrigem Flussmittel anstelle von Flussmittelstiften recht gut funktioniert. Ich habe eine 30-g-Tube eines klebrigen No-Clean-RMA-Flussmittels von Kester (Nummer vergessen) von meinem Vertreter kostenlos (Verfallsdatum abgelaufen), als ich einen Flussmittelreiniger gekauft habe, und es hat sich als viel besser erwiesen, wenn auch etwas weniger praktisch. Eine Luer-Lock-Spitze mit feiner Spitze und ich kann einen Punkt genau dort platzieren, wo ich möchte. Es kann auch feine Teile ziemlich gut festhalten und einige Handvibrationen dämpfen, wenn Teile angestoßen werden.

30 AWG Kynar (Wire-Wrap) Draht ist großartig, wenn diese Verbindung irgendwie durch den DRC Ihres Layoutpakets rutscht oder Sie die Pinbelegung FUBAR und das Teil drehen müssen und die Hälfte davon in der Luft hängen muss

Techniken

Was Techniken für einige bleifreie/untere Pad-Teile betrifft, gehe ich normalerweise mit dem Dead-Bug-Ansatz von reemrevnivek vor, wenn ich das gleiche Teil nicht in einem bequemeren bleihaltigen Paket bekommen kann.

Wenn Sie sie auf eine Platine legen möchten, können untere Pads gelegentlich mit einem ausreichend großen Via unter dem Pad von Hand gelötet werden, selbst bei BGAs mit großem Abstand (habe keine BGAs persönlich gemacht). Alternativ können Sie die bleifreien Komponenten mit Lötpaste und Hot-Plate-Reflow befestigen, bevor Sie die bedrahteten Komponenten von Hand bearbeiten.

Ich umgehe das Third-Hand-Problem für die SMT-Platzierung, indem ich eine minimale Menge Lot auf ein Pad auftrage (sei es für ein TQFP-64 oder 2512) und das Teil dann festhefte. Bei ICs müssen Sie es möglicherweise nur anstoßen, um es richtig auszurichten, dann eine gegenüberliegende Ecke anheften und dann an die Arbeit gehen. Achten Sie darauf, die gehefteten Stellen erneut zu treffen, um einen richtigen Joint zu erhalten.

Ich benutze eines dieser SM-20 Stereo-Seziermikroskope.

Zum Löten verwende ich ein Metcal-System. Sie sind teuer, wenn sie neu gekauft werden, aber ein altes STSS-Netzteil kann oft günstig bei Ebay erstanden und mit den späteren MX-500-Handstücken und -Kartuschen verwendet werden. Ich denke, es kann auch mit dem neuesten MX-5000-Zubehör verwendet werden, aber ich habe es nicht ausprobiert.

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Das wichtigste Werkzeug für mich ist eine Stirnbandlupe: