Jak przylutować elementy układu scalonego

Lutowanie ręczne

Lutowanie ręczne polega na przykładaniu ciepła i nacisku do komponentu w celu utworzenia silnego połączenia. W przeciwieństwie do maszyn do lutowania na fali lub rozpływowego, lutowanie ręczne jest wykonywane przez osobę z lutownicą i stacją lutowniczą. Lutowanie ręczne może być wykonywane na mniejszych komponentach lub w celu naprawy i przeróbki.

Aby rozpocząć lutowanie, przytrzymaj grot lutownicy na wyprowadzeniu lub punkcie styku układu. Następnie dotknij końcówką drutu lutowniczego do wyprowadzenia. Następnie podgrzej przewód i lut, aż lut zacznie płynąć. Upewnij się, że lut pokrywa cały przewód lub punkt styku. Aby zapobiec powstawaniu nagrobków, nie należy zbyt długo utrzymywać ciepła po jednej stronie układu. W przeciwnym razie lutowie przepłynie na przeciwną stronę.

Proces lutowania ręcznego jest zazwyczaj ostatnim etapem montażu prototypu. Korzystając z narzędzia lutowniczego Thermaltronics, można wykańczać drobne szczegóły zarówno na elementach przewlekanych, jak i montowanych powierzchniowo. Podczas lutowania ręcznego najlepiej jest używać żelazka z regulacją temperatury. Użycie lutownicy bez kontroli temperatury nie zapewni niezawodnych połączeń elektrycznych.

Lutowanie przelotowe

Lutowanie przewlekane to proces, który obejmuje łączenie komponentu z przewodami ołowianymi. Przewody są wprowadzane do otworów za pomocą szczypiec, które są przytrzymywane przy korpusie komponentu. Ważne jest, aby wywierać delikatny nacisk na przewody, gdy są one wkładane do otworów przelotowych. Proces ten zapewnia, że przewody elementów chipowych nie zostaną nadmiernie rozciągnięte. Nadmierne rozciągnięcie może wpłynąć na umieszczenie innych komponentów na płytce drukowanej. Dodatkowo może to wpłynąć na wygląd całego procesu lutowania otworów przelotowych.

Przed lutowaniem ważne jest oczyszczenie powierzchni elementu chipowego. Do czyszczenia elementów chipowych można użyć ściereczki 3M Scotch-Brite Pad lub wełny stalowej. Ważne jest, aby użyć odpowiedniego topnika lutowniczego, ponieważ topnik rozpuszczalny w wodzie może utleniać płytkę drukowaną lub element przelotowy.

Lutowanie bezołowiowe

Lutowanie bezołowiowe to proces wykorzystujący lut bezołowiowy i lutownicę o wyższej mocy. Aby osiągnąć optymalną wydajność, temperatura lutowania musi być wystarczająco wysoka, aby przenieść wystarczającą ilość ciepła na komponent układu scalonego. Wymagana temperatura zależy od objętości komponentu, masy termicznej i tolerancji płyty.

Pierwszym krokiem do lutowania bezołowiowego jest ustalenie, czy komponenty układu scalonego są kompatybilne z lutem bezołowiowym. Proces ten nie jest pozbawiony komplikacji. Niektóre elementy układów scalonych są powlekane stopem cyny i ołowiu w celu zapewnienia lutowności. Ten rodzaj powłoki narusza jednak przepisy dotyczące ochrony środowiska. Na szczęście niektórzy producenci układów scalonych znaleźli sposoby na użycie lutu bezołowiowego z komponentami cynowo-ołowiowymi. Jest to znane jako kompatybilność wsteczna.

Innym sposobem na bezołowiowe komponenty układów scalonych jest użycie ołowiu niklowego. Lut niklowo-ołowiowy jest używany od lat z lutem cynowo-ołowiowym. Inną opcją jest lut Ni-Pd-Au. Ni-Pd-Au nie jest jednak zwilżalny w taki sam sposób jak cyna.

Topnik w lutach bezołowiowych

Topnik jest środkiem wstępnym używanym podczas procesu lutowania. Topnik wspomaga wiązania metalurgiczne między komponentami układu scalonego, dzięki czemu połączenia lutowane nie pękają ani nie zmieniają się w odpowiedzi na naprężenia. Usuwa również utlenianie z powierzchni, co ułatwia zwilżanie, czyli proces spływania lutu po powierzchni.

Pozostałości topnika mogą prowadzić do korozji i wzrostu dendrytów na zespołach PCB. Po lutowaniu elementów układu scalonego, pozostałości należy oczyścić dobrym środkiem do usuwania topnika. Aby uzyskać najlepsze rezultaty, należy pochylić płytkę podczas czyszczenia, aby nadmiar rozpuszczalnika spłynął z płytki. Do delikatnego szorowania płytki można użyć niestrzępiącej się ściereczki lub szczotki z włosia końskiego.

Topnik jest ważnym składnikiem lutów bezołowiowych. Czyści on powierzchnię metalu, zapewniając dobre połączenie metalurgiczne. Złe połączenia lutowane mogą prowadzić do kosztownych awarii podzespołów. Na szczęście topnik jest chemicznym środkiem czyszczącym, który można zastosować przed lutowaniem i podczas samego procesu.

Czyszczenie nadmiaru lutu

Podczas lutowania elementów układu scalonego często konieczne jest usunięcie z nich nadmiaru lutu. Usunięcie już nałożonego lutu może być jednak trudne. Po przylgnięciu do elementu, lut został już podgrzany dwa lub trzy razy. Każde ponowne podgrzanie zmienia fizyczny skład metalu. W rezultacie lut staje się coraz bardziej kruchy. Aby tego uniknąć, najlepiej usunąć stary lut i zastąpić go nowym.

Inną opcją jest użycie oplotu lutowniczego do usunięcia nadmiaru lutu z elementu układu scalonego. Aby to zrobić, umieść oplot lutowniczy na elemencie, przytrzymaj lutownicę przy oplocie i odczekaj kilka sekund. Następnie usuń oplot lutowniczy.