La saldatura SMD si riferisce al processo di saldatura di componenti elettronici a montaggio superficiale su circuiti stampati. Poiché i dispositivi elettronici e i PCB sono diventati progressivamente più piccoli, l'uso di Componenti SMD ha avuto un'impennata nella progettazione dei circuiti. Le dimensioni ridotte dei componenti SMD consentono una densità di componenti molto maggiore sui circuiti stampati e consentono la miniaturizzazione dell'elettronica moderna. Tuttavia, il loro ingombro ridotto crea anche alcune sfide uniche per l'assemblaggio e la saldatura. In questa guida, illustreremo gli strumenti e i materiali chiave, il processo passo passo per saldare correttamente i componenti SMD e padroneggiare la rilavorazione della saldatura SMD.
Essential Strumenti per saldatura SMD & Materiali
La saldatura di dispositivi a montaggio superficiale richiede alcuni strumenti specializzati per gestire componenti minuscoli e realizzare giunzioni di saldatura di precisione. Ecco alcuni degli elementi essenziali di cui avrai bisogno:
Saldatore a stilo – Un saldatore a stilo con punta fine da 15-30 W è ideale per lavori SMD. È possibile utilizzare punte fino a 0.5 mm. Le funzioni di controllo della temperatura aiutano a evitare il surriscaldamento.
Pistola saldante ad aria calda: utilizza aria calda per fondere la saldatura o la pasta saldante, dotata di diverse punte per pistola.
Flussante – Solitamente soluzione di colofonia o pasta flussante. Gli applicatori a penna o ad ago consentono un migliore controllo della quantità utilizzata.
Agente detergente: per rimuovere il flusso residuo si utilizza un detergente per PCB o alcol isopropilico, solitamente combinato con una spazzola o tamponi di cotone.
Pasta saldante: la pasta saldante è una miscela di lega saldante in polvere e crema flussante. Permette di applicare la saldatura con precisione sui pad SMD prima del posizionamento dei componenti.
Microscopio – Un microscopio stereoscopico o lenti di ingrandimento sono indispensabili per ispezionare piccoli giunti di saldatura e il posizionamento dei componenti. Un microscopio con ingrandimento da 20x a 40x è solitamente un buon strumento.
Pinzette – Le pinzette a punta fine consentono la manipolazione e il posizionamento precisi di componenti SMD di dimensioni fino a 0201 o 01005 (0.25 mm x 0.125 mm). Si consiglia l'uso di pinzette antistatiche.
Mani ausiliarie per la saldatura: gli strumenti ausiliari dotati di lenti di ingrandimento consentono di posizionare i PCB al microscopio senza dover usare le mani durante la saldatura.
Stencil – Stencil PCB Sono sottili fogli di metallo tagliati al laser con un motivo di aperture che corrisponde alla disposizione delle piazzole di saldatura del PCB. Per applicare la pasta saldante, lo stencil viene allineato al PCB e la pasta viene applicata sulle piazzole attraverso le aperture dello stencil. L'utilizzo di uno stencil consente un'applicazione precisa ed efficiente della pasta saldante prima del posizionamento dei componenti SMD.
Dime – Le dime aiutano a posizionare le schede in un angolo che migliora la visibilità e l'accesso ai giunti di saldatura sotto i componenti durante la saldatura manuale.
Utensili per aspirare/dissaldare la saldatura: vengono utilizzati utensili per aspirare specializzati per rimuovere o rielaborare giunti di saldatura e dissaldare componenti per lavori di riparazione.
Come eseguire la saldatura SMD: una guida professionale passo passo
Prepara il PCB pulendolo accuratamente per rimuovere eventuali detriti o ossidazioni. Puoi quindi iniziare la saldatura SMD con un saldatore a stagno o una pistola ad aria calda.
Saldatura SMD con il saldatore
Fase 1: applicazione del flusso
Utilizzare una penna flussante per ricoprire uniformemente tutte le piazzole SMD con il flussante. Per i circuiti integrati ceramici senza piombo, pre-stagnare le piazzole con la lega per saldatura (lavorare rapidamente a temperatura moderata per evitare una fusione eccessiva).
Passaggio 2: posizionamento dei componenti
Utilizzare una pinzetta antistatica per posizionare con precisione il chip sul PCB pastiglieControllare attentamente che ciascun terminale sia allineato con il rispettivo pad.
Fase 3: Saldatura ad angolo
Applica un po' di stagno sulla punta del saldatore per saldare gli angoli diagonali del chip e mantenerlo in posizione. Ricontrolla l'allineamento prima del passaggio successivo.
Fase 4: Riapplicazione del flusso
Utilizzare nuovamente la penna flussante per applicare un nuovo strato di flussante sui pin e sui pad, assicurando uno scorrimento uniforme della saldatura e prevenendo l'ossidazione.
step 5: Saldatura a trascinamento con un Mini Wuccello Tip
Utilizzare una punta mini wave per trascinare la saldatura, dotata di un serbatoio di stagno sulla testa. Innanzitutto, caricare il serbatoio con stagno fuso. Toccare delicatamente le estremità esterne dei pin e delle piazzole QFP con la punta. Sollevare leggermente la punta di circa 0.5 mm per consentire allo stagno fuso di fluire dal serbatoio nella zona delle piazzole e dei pin, formando un giunto di saldatura. In questa fase, prestare attenzione ai movimenti delle mani. L'asse della punta del saldatore dovrebbe formare un angolo di 30°-45° con il bordo da saldare. Non trascinare la saldatura troppo velocemente e controllarla in modo che attraversi un punto di saldatura in circa 1 secondo.
Passo 6: Ispezione finale e pulizia
Una volta completata la saldatura, ispezionate attentamente ogni giunto al microscopio per verificare la presenza di cortocircuiti o saldature difettose che richiedono una rilavorazione. In caso di cortocircuiti, applicate il flussante e ripetete il trascinamento (massimo 2 tentativi per area). Se la saldatura non viene eseguita correttamente una volta, attendete che si raffreddi prima di procedere nuovamente (≤3 rilavorazioni totali). Finché non ci sono difetti, eseguite un processo di pulizia.
Saldatura SMD con Hot Air Sinvecchiamento Gun
Fase 1: Ispezione pre-saldatura
Ispezionare le piazzole del PCB per verificare che le sporgenze di saldatura siano adeguate. Se la quantità di saldatura non è sufficiente, applicare una piccola quantità di stagno sulle piazzole con un saldatore. In assenza di sporgenze di saldatura, applicare la pasta saldante sulle piazzole utilizzando lo stencil per PCB.
Fase 2: applicazione del flusso
Applicare il flusso sia ai pin dei componenti che ai pad per migliorare la bagnatura adeguata durante il processo di riflusso.
Passo 3: Posizionamento dei componenti
Utilizzare delle pinzette per posizionare accuratamente il componente SMD sui pad del PCB. Assicurarsi che i reofori siano correttamente allineati con i pad.
Passaggio 4: preriscaldamento
Prima di saldare, utilizzare la pistola ad aria calda per preriscaldare delicatamente l'area circostante il componente. Questo previene lo shock termico e garantisce un riscaldamento uniforme.
Passo 5: reflow Processo di saldatura
Applicare aria calda al componente in modo uniforme fino a quando la saldatura non si scioglie e rifluisce. Per i piccoli componenti SMD, la tensione superficiale aiuterà il componente ad autoallinearsi nella posizione corretta. Quando si lavora con componenti QFP, prestare attenzione all'allineamento dei pin durante il riscaldamento. Si consiglia di saldare prima una fila di pin, verificarne l'allineamento e quindi saldare le altre file.
Passo 6: Ispezione finale & Pulizia
Una volta completata la saldatura, ispezionate il circuito stampato per individuare eventuali difetti. Pulite il circuito stampato con alcol isopropilico e una spazzola o dei cotton fioc per eliminare eventuali residui di flussante.
Suggerimenti da seguire durante il processo di saldatura
- Utilizzare la temperatura minima effettiva del saldatore per evitare di danneggiare i componenti sensibili.
- Mantenere pulita la punta del saldatore tra le giunzioni per garantire un trasferimento ottimale del calore alla giunzione.
- Applicare solo la quantità di stagno necessaria per formare un filetto corretto su ogni giunto. Una quantità insufficiente o eccessiva di stagno può causare connessioni inaffidabili.
- Controllare il flusso e la bagnatura della saldatura e, se necessario, riapplicare il flusso o i cuscinetti pre-stagnati.
- Evitare di toccare o urtare il PCB finché tutti i giunti di saldatura non si saranno raffreddati e induriti.
- Se possibile, ispezionare visivamente i componenti sottostanti, come BGA e QFN.
- Fai ESD misure di prevenzione come l'uso di braccialetti e tappetini di messa a terra.
- Procedere sistematicamente dal centro verso l'esterno, oppure dai componenti più piccoli a quelli più grandi.
- Mantenere i pad freschi evitando di esporre il pad a calore prolungato in un punto specifico per evitare il sollevamento del pad o danni al PCB.
Come eseguire la rilavorazione della saldatura SMD?
La rielaborazione della saldatura dei dispositivi a montaggio superficiale è un processo delicato ma un'abilità essenziale per Riparazione PCB e modifiche. Sebbene sia necessario prestare la massima attenzione, è possibile dissaldare e sostituire con successo i componenti SMD senza danneggiare la scheda. In seguito, spiegheremo come eseguire la rilavorazione dei componenti SMD utilizzando un saldatore ad aria calda e un saldatore a stagno.
Dissaldatura con comeinvecchiamento Iron
Applicare il flusso sui pin dei componenti e selezionare una punta per saldatore adatta con una temperatura compresa tra 200 e 400 °C. Riscaldare i pin per fondere la lega di saldatura e rimuovere i componenti con una pinzetta. L'operazione varia leggermente a seconda del tipo di componente. Di seguito sono riportati i dettagli specifici.
Componenti SMD a due terminali – Inizia applicando la lega per saldatura a un'estremità e riscaldandola con il saldatore. Mentre la lega si fonde, riscalda rapidamente l'altra estremità. Quando entrambe le estremità sono fuse, usa una pinzetta per rimuovere il componente. Puoi usare due saldatori per riscaldare entrambe le estremità contemporaneamente.
Circuiti integrati a doppio package in linea (DIP) – Applicare il flussante ai pin, quindi disporre la lega di saldatura lungo una fila. Muovere il saldatore lungo la fila di pin per fondere la lega. Inserire una pinzetta tra il circuito integrato e le piazzole sul lato fuso e sollevare per separare i pin. Rimuovere la lega in eccesso con un saldatore o una treccia per saldatura. Ripetere l'operazione sull'altro lato per rimuovere completamente il componente.
Circuiti integrati Quad Flat Package (QFP) – Applicare il flussante ai pin e alla treccia di saldatura. Posizionare la treccia di saldatura sulla fila di pin e riscaldarla con un saldatore. Inserire un sottile spessore di acciaio non bagnabile tra i pin e le piazzole per sollevarli. Ripetere l'operazione su tutti i lati fino a quando il chip non si stacca.
Dissaldatura con a Pistola ad aria calda
Applicare il flussante sui pin dei componenti e tenerli fermi con una pinzetta. Preriscaldare i componenti con una pistola ad aria calda, quindi soffiare sui componenti. Non rimanere fermi in un punto e muovere rapidamente la testa della pistola ad aria calda per riscaldare ogni pin. Quando la saldatura dei pin è fusa, rimuovere i componenti con una pinzetta. Infine, pulire le piazzole per la risaldatura.
Cosa dovresti tenere a mente:
-Eseguire il preriscaldamento generale, solitamente per 30 secondi.
-Scegliere la punta della pistola in base alla forma del componente, in genere si usa una punta tubolare.
- Mantenere la punta della pistola il più possibile perpendicolare al circuito stampato e a circa 10 mm di distanza da esso.
-In genere, impostare la velocità del vento su livelli da 1 a 3 e il riscaldamento su livelli da 5.
Considerazioni finali
La saldatura SMD può sembrare inizialmente scoraggiante, dato che si lavora con componenti e giunzioni incredibilmente piccoli. Ma con un po' di pratica, gli strumenti giusti e una solida tecnica, è possibile saldare con successo componenti di quasi tutte le dimensioni. Con i componenti a montaggio superficiale sempre più piccoli e le schede sempre più compatte, imparare le tecniche di saldatura SMD sta diventando un must per qualsiasi principiante di PCB e appassionato di elettronica.
