Lutowanie scalaków w obudowach QFN

Witajcie Jakiś czas temu przy okazji dyskusji nad domowymi metodamu lutowania rozpływowego poruszona została kwestia scalaków w obudowach QFN. To są beznóżkowce, w takiej obudowie jest między innymi znany i lubiany FT232. Waldek pochwalił się że ma spore problemy z pozycjonowaniem układów. Chcę użyć tego scalaka we własnym projekcie, wiec zrobiłem eksperymentalną płytkę z kilkoma wariantami długości padów. Tak to wyglada przed lutowaniem:

formatting link
Oprócz FT232 testowałem też pad w podobnej obudowie (MLF8) do pamięci data flash. Producentowi trochę rozjechała się soldermaska co mogło też mieć wpływ na finalny efekt. Waldek sugerował że scalak pływa nawet po dmuchnięciu powietrzem. Wyczytałem gdzies że problemem może być duża kropla cyny na środkowym padzie i rozwiązaniem moze być podzielenie środkowego padu na kilka mniejszych. Tak też zrobiłem. Testowo zostawiłem jeden układ MLF z pełnym środkowym padem, ale w proktyce nie zaobserwowałem żadnych problemów z centrowaniem.

Problemem jest nakładanie pasty. O ile obudowa MLF jest praktycznie odpowiednikiem SOIC i pastę nanosi się bez problemów na każdy pad z osobna, to na QFN nie dało rady nawet po zejściu z grubością igły z 0,8 na 0,5mm. Po prostu pasta nie jest na tyle elastyczna aby układać się w takie małe wałki. O precyzji reki nawet nie będę wspominał ;-)

Zastosowałem przećwiczony manewr z układów TSSOP:

formatting link
takim nałożeniu pasty na układach TSSOP robią sie sporadyczne zwarcia i trzeba czasami wyczyścić takie miejsce ręcznie lutownicą. Tutaj robiły się wychodzące na zewnątrz kropelki cyny:
formatting link
szczęście bardzo ładnie zbiera sie je lutownicą z odrobiną kalafonii.

Po wyczyszczeniu i umyciu plytka wyglada tak:

formatting link
paskudnie, ale test uważam za udany i potrzebny.

Wnioski Obudowa MLF jest odporna na drobne błędy footprintu. W zasadzie wsystkie wersje lutowały sie poprawnie. Po lutowaniu rozpływowym tylko jedna nóżka nie miała kontaktu, widocznie za słabo docisnąłem układ i pasta nie zwilżyła dobrze obu padów (scalaka i pcb). Bezproblemowo dało się poprawić lutownicą. Pady pod QFN musza być dopieszczone i szablon do pasty pewnie musi być cięty laserowo. Pierwszy footpront miał pady takiej samej wielkości jak w scalaku - praktycznie bez możliwości poprawy po lutowaniu. Jak naleje się sporo kalafonii coś tam da się zrobić, ale nie o to chodzi. Następne pady QFN miały coraz to bardziej wystające na zewnątrz pady i ten ostatni był już całkiem fajny. Tam pady wystawały na zewnątrz jakieś 0,4mm. Myślę że docelowo zrobię 0,6mm. Oprócz łatwiejszego poprawiania ułatwia to pozycjonowanie scalaka przy układanu. Zrobiłem co prawda dwa znaczniki w rogach układu, ale są mało praktyczne. Pogrubię też pady o jakiś pojedyńcze milsy, bo póki co nie ma żadnych problemów ze zwarciami a może to ułatwić nakładanie pasty.

Jeżeli mielibyście własne doświadczenia w tej materii lub jakieś sugestie to będe wdzięczny za dyskusję.

Reply to
Piotr "PitLab" Laskowski
Loading thread data ...

Cynuj pady na ukladzie tak aby porobily sie kulki ale nie za duze bo scalak bedzie plywac

Reply to
MuNiO

Pierwsza próba. Bardzo mało cyny zostaje na zewnętrznych, sygnałowych padach, natomiast dużo na wewnętrznych. Pad wewnętrzny ma tylko10 milsów grubosci. (właśnie w bibliotece zwiększyłem do 11. Wiecej nie da się pogrubić, bo stracę przegrody w soldermasce) Pasta jednak przykleja układ, bez niej na samych cynowych "kulkach" scalak tańczy. Wystarczy dmuchnąć i jest gdzie indziej. Nie dam rady jedną ręką trzymać go pensetą a drugą dmuchać.

Reply to
Piotr "PitLab" Laskowski

Dnia 25.10.2007 Piotr "PitLab" Laskowski snipped-for-privacy@pulapka.wp.pl> napisał/a:

Witam.

Zajmowalem sie kiedys projektowaniem sit wycinanych laserem do montazu SMD. Maske pod taki komponent robilem nastepujaco:

- pady - otwory wielkosci padow, zmiejszone o 0,02 mm z kazdej strony

- pod komponentem robilem 3 rzedy okraglych otworow o srednicy ok 0,5 mm w rastrze mniej wiecej 1 mm.

Blacha gruba na 0.120 mm.

Lutowalo sie bez problemu (fakt, ze w piecu reflow a nie powietrzem wiec nic komponentu nie popychalo)

Reply to
Marcin Szczepaniak

pod padem srodkowym zrob kilka otworow one ladnie wysysaja cyne (musza byc z soldermaska) nie mialem zadnych problemow zeby lutowac takowe scalaki, a uzywam ich po kilka w projekcie.

Reply to
Greg(G.Kasprowicz

Użytkownik "Piotr "PitLab" Laskowski" snipped-for-privacy@pulapka.wp.pl> napisał w wiadomości news:ffq7lf$fs2$ snipped-for-privacy@node1.news.atman.pl...

Cześć.

  1. Jeżeli masz regulację przepływu w dmuchawie - zmniejsz na minimum.
  2. Rozważ zrobienie maski w postaci jednego pełnego prostokąta dla wszystkich nóżek po jednej stronie QFN.
  3. Wystające poza obudowę pady pozwalają na pewną tolerancję co do ilości pasty.

Pozdrawiam.

Reply to
Tomasz Polak

Czyli bez separacji poszczególnych nóżek? Spodziewam się że to raczej przeszkodzi niż pomoże.

Dokładnie, do tego ułatwiają pozycjonowanie i dają szansę przeniesienia ciepła pod układ podczas ewentualnych napraw lutownicą.

Reply to
Piotr "PitLab" Laskowski

Dlaczego otwór w sicie ma być mnieszy od padu? Intuicja podpowiada mi że powinien być równy lub większy, tak aby na tak małym padzie było trochę więcej cyny. Zwykły scalak nóżkami opiera się o pad na PCB a tutaj pod "brzuchem" układu jest jeszcze pasta zwiększająca dystans między PCB a padamu na scalaku, więc wydaje się że na padach powinno być jak najwięcej pasty. Zresztą większy otwór w sicie to łatwiejsze przeniesienie pasty. Jaki jest argument za mnieszym otworem?

Czyli podobnie jak tutaj, tyle że ja dałem prostokątne i ciut większe. Wydawało mi się że stykające się krawędzie prostokątnych padów będą pomagały centrować ukłąd napieciem powierzchniowym roztopionej cyny. Zrobilem większe z lenistwa bo nie chciało mi się rysować więcej prostokątów ;-)

To cenna wiadomość, bo nigdy nie wiem jaką blachę zamówić. Zwykle zdaję się na wykonawcę, ale do tej pory scalaki miałem zwykle w SOICu, w porywach TSSOP.

Docelowo też pewnie będzie lutowane w piecu i układanie na automacie, ale najpierw musze dopieścić projekt ręcznie. Poza tym jeszcze nie stać mnie na zakup kilkuset kompletów części. RLC mam, ale kilka scalakow jest drogich i na poczatek wolę kupować mniesze partie.

Reply to
Piotr "PitLab" Laskowski

Jeżeli z soldermaską to czy nie robisz na PCB tego środkowego padu? Nie bardzo rozumiem gdzie ta soldermaska miała by być. Pod układem na całości środkowego padu czy tylko na otworach w tym padzie? Przyznam sie że myślałem o kilku przelotkach w środkowym padzie, ale trochę bałem się tego, poza tym mam obustronny montaż i po drugiej stronie trzeba było by wygospodarować puste miejsce co nie jest łatwe.

Reply to
Piotr "PitLab" Laskowski

Dnia 25.10.2007 Piotr "PitLab" Laskowski snipped-for-privacy@pulapka.wp.pl> napisał/a:

Ja przy projektowaniu sit kierowalem sie nastepujaca zasada, ze otwory w sicie zawsze nieco mniejsze niz pady na plytce. Powod? Obecnie trzeba uzywac spoiw RoHS compilant. Maja one niestety ta przykra wlasciwosc, ze licho sie rozplywaja. JEsli pasta nadrukuje sie na soldermasce , to jest prawdopodobne ze spoiwo zamiast przyciagnac sie do pada/nozki zostanie w miejscu w postaci kulek - ktore to kulki zrobia potem zwarcie. W przypadku Pb nie ma tego problemu. Ale ze RoHS to gowno to wszyscy wiedza:) Oczywiscie zmniejszenie padu o 0.04 mm niewiele tu zmienia, ale sitodrukarka ktorej uzywalismy + rozciagniete sita / PCB takie miale statystyczne odchylki i w efekcie na wiekszosci plytek pasta wogole nie wylazila na soldermaske.

Aby pasta nie zostawala w naroznikach otworu w sicie zawsze narozniki te zaokraglalem dodatkowo - promien zaokraglenia 0,08-0,1 mm

Zwiekszenie rozmiaru otworu w sicie nie spowoduje ze 'klocek' pasty bedzie wyzszy, a na pewno bedzie przyczyna zworek miedzy padami.

Przypomnialem sobie dokladniej jak to bylo i dla komponentu o ktorym byla mowa zdaje sie ze robilem pady j.w. czyli x i y zmniejszone o 0.04 mm, zaokraglone a posrodku komponentu 3 rzedy po 5 okraglych otworow 0.5 mm (raster na pewno wiekszy niz 1 mm, ale to by trzeba zmierzyc). Sito 120 um.

Wczesniej bylo sito 100 um, pady 1 do w i pod spodem otwor jeden wielki - komponent plywal sobir na lewo i prawo:)

Spoiwa z olowiem super pomagaja w prawidlowym ulozeniu komponentu. RoHS niestet prawie wogole :(

Inny przyklad: Sito dla TQFP z rastrem 0,5 mm i padami na PCB 0,27 mm bylo robione na zasadzie otwor w sicie prostokatny == pad na plytce, grubosc 100um. Bylo duzo zworek, szczegolnie jak maszyna krzywo postawila komponent lub drukarka krzywo (rzut kilka setek) nadrukowala.

Zrobilem potem nowe sito - 120 um, ale pady zmniejszylem w x do 0,24 mm, w y tez troche zmniejszylem i zaokraglilem calkowicie narozniki (promien 0,12). Statystyki dla tych komponentow poprawily sie (mniej bylo zworek).

Podobne eksperymenty robilem z BGA w rastrze 0,5 z padami 0,3 mm. Stare sito 100 um ale z prostokatnymi otworami pod pady dawalo czesto zworki na BGA (wykrywane X-rayem). Zmienilem to na 120 um, ale pady okragle 0,28. Statystyki tez duzo lepsze byly.

Zdarzaly sie tez przypadki, ze w niektorych miejscach trzeba bylo uzywac grubszych sit (byly komponenty ktorym nozki troche w powietrzu wisialy i pasta ze

120 um sita byla za nisko) - zamawialem wtedy sito grubsze w tym miejscu 150 albo 180 um. Ale to juz inna historia:)

No tutaj nie pomoge, w mojej bylej pracy lezalo to sobie w rolkach na polkach i na paletach w magazynie :) Ale tam hurtowa produkcja szla.

Reasumujac - moim zdaniem wiekszosc problemow przy montazu SMD (i HMD na fali) wynika z tego ze jakis debil zakazal uzywac Pb. A wszelkie wynalazki typu bizmut to tylko protezy starego dobrego Pb.

Produkowalismy urzadzenia ktore mialy w papierach ze mogly byc na Pb i tam nigdy nie bylo problemow - nawet kumpel ktory notorycznie szukal kompromisu miedzy zbyt niskim profilem reflow a palacymi sie/topiacymi komponentami w tym wypadku mial zero roboty. No ale nizsza temp topienia sie mieszanki SnPb robi swoje :)

Reply to
Marcin Szczepaniak

tak, oczywiscie chodzlio o przelotki :) przejezyczylo mi sie

Reply to
Greg(G.Kasprowicz

Dnia 25.10.2007 Piotr "PitLab" Laskowski snipped-for-privacy@pulapka.wp.pl> napisał/a:

Witam

Niedawno lutowałem ten układ (FT232RQ) - do pocynowanych padów (i pomalowanych kalafonią) przycisnąłem pinsetą (z blokadą zaciśnięcia) scalaka i dmuchałem gorącym powietrzem (z braku lutownicy - opalarką do farby). Działa :)

Reply to
Sawik

ElectronDepot website is not affiliated with any of the manufacturers or service providers discussed here. All logos and trade names are the property of their respective owners.