Montaż elementów SMD w obudowach QFN - EP.PDF

(2432 KB) Pobierz

TECHNOLOGIE

Montaż elementów SMD

w obudowach QFN

Jak łatwo zauważyć, nowoczesne podzespoły elektroniczne są

umieszczane w coraz mniejszych obudowach. Z montażem takich

podzespołów dobrze radzą sobie maszyny, ale w przypadku

montażu ręcznego powstają dość poważne problemy. W artykule

przedstawiamy sposób ręcznego montażu układów scalonych

w miniaturowych obudowach QFN (Quad Flat No–Leads)

z wykorzystaniem typowej lutownicy z cienkim grotem oraz lutownicy

na gorące powietrze (Hot Air).

Obudowy QFN

Układy scalone z obudowach

QFN mają płaskie wyprowadzenia,

które są ukryte pod plastikowym

korpusem, co utrudnia ich ręczny

montaż. Dość często układy scalo-

ne można spotkać w kwadratowych

obudowach QFN o wymiarach zale-

dwie 3x3 mm. Na rys. 1 pokazano

przekrój obudowy QFN, natomiast

w tab. 1 przedstawiono wymiary ty-

powych obudów QFN, wraz z licz-

bą ich wyprowadzeń. Dość często

obudowy QFN są wyposażane (od

Producenci coraz częściej

umieszczają swoje układy w obu-

dowach QFN, które charakteryzują

się bardzo małymi wymiarami i bra-

kiem (wygodnie) wystających wy-

prowadzeń. Swego czasu na łamach

EP pojawił się cykl artykułów opi-

sujących sposób montażu różnych

elementów SMD, w których bardzo

dokładnie przedstawiono techniki

montażu elementów SMD, pomijając

jednakże montaż elementów w obu-

dowach QFN. Dlatego teraz poka-

żemy, jak przeprowadzić w warun-

kach domowych montaż elementów

w obudowach QFN.

Tab. 1. Dostępne wymiary obudów

QFN

Wielkość obudowy Ilość wyprowadzeń

3x3

8, 12 ,16 , 20

4x4

16, 20, 24

5x5

20, 28, 32

6x6

40

7x7

48, 56

8x8

52, 56

9x9

64

12x12

100

Rys. 1.

46

Elektronika Praktyczna 4/2008

819806620.142.png

819806620.153.png

819806620.164.png

819806620.175.png

819806620.001.png

819806620.011.png

819806620.022.png

819806620.033.png

819806620.044.png

819806620.055.png

819806620.066.png

819806620.077.png

819806620.088.png

819806620.099.png

819806620.102.png

819806620.103.png

819806620.104.png

819806620.105.png

819806620.106.png

819806620.107.png

819806620.108.png

819806620.109.png

819806620.110.png

819806620.111.png

819806620.112.png

819806620.113.png

819806620.114.png

819806620.115.png

819806620.116.png

819806620.117.png

819806620.118.png

819806620.119.png

819806620.120.png

819806620.121.png

819806620.122.png

819806620.123.png

819806620.124.png

819806620.125.png

819806620.126.png

819806620.127.png

819806620.128.png

819806620.129.png

819806620.130.png

819806620.131.png

819806620.132.png

819806620.133.png

819806620.134.png

819806620.135.png

819806620.136.png

819806620.137.png

819806620.138.png

819806620.139.png

819806620.140.png

819806620.141.png

819806620.143.png

819806620.144.png

819806620.145.png

819806620.146.png

819806620.147.png

819806620.148.png

819806620.149.png

819806620.150.png

819806620.151.png

819806620.152.png

819806620.154.png

819806620.155.png

819806620.156.png

819806620.157.png

819806620.158.png

819806620.159.png

819806620.160.png

819806620.161.png

819806620.162.png

819806620.163.png

819806620.165.png

819806620.166.png

819806620.167.png

819806620.168.png

819806620.169.png

819806620.170.png

819806620.171.png

819806620.172.png

819806620.173.png

819806620.174.png

819806620.176.png

819806620.177.png

819806620.178.png

819806620.179.png

819806620.180.png

819806620.181.png

819806620.182.png

819806620.183.png

819806620.184.png

819806620.185.png

819806620.002.png

819806620.003.png

819806620.004.png

819806620.005.png

819806620.006.png

819806620.007.png

819806620.008.png

819806620.009.png

819806620.010.png

819806620.012.png

819806620.013.png

819806620.014.png

819806620.015.png

819806620.016.png

819806620.017.png

819806620.018.png

819806620.019.png

819806620.020.png

819806620.021.png

819806620.023.png

819806620.024.png

819806620.025.png

819806620.026.png

819806620.027.png

819806620.028.png

819806620.029.png

819806620.030.png

819806620.031.png

819806620.032.png

819806620.034.png

819806620.035.png

819806620.036.png

819806620.037.png

819806620.038.png

819806620.039.png

819806620.040.png

819806620.041.png

819806620.042.png

819806620.043.png

819806620.045.png

819806620.046.png

819806620.047.png

819806620.048.png

819806620.049.png

819806620.050.png

819806620.051.png

819806620.052.png

819806620.053.png

819806620.054.png

819806620.056.png

819806620.057.png

819806620.058.png

819806620.059.png

819806620.060.png

819806620.061.png

819806620.062.png

819806620.063.png

819806620.064.png

819806620.065.png

819806620.067.png

819806620.068.png

819806620.069.png

819806620.070.png

819806620.071.png

819806620.072.png

819806620.073.png

819806620.074.png

819806620.075.png

819806620.076.png

819806620.078.png

819806620.079.png

819806620.080.png

819806620.081.png

819806620.082.png

819806620.083.png

TECHNOLOGIE

spodu) w metalową wkładkę, służą-

cą do odprowadzania ciepła. Od-

stępy pomiędzy wyprowadzenia-

mi obudowy QFN są bardzo małe

i wynoszą 0,5…0,65 mm. Dlatego

największym problemem podczas

montażu będzie dokładne ułożenie

elementu na płytce PCB. Na rys. 2

został pokazany prawidłowo przylu-

towany układ w obudowie QFN.

będzie zestaw pincet lub chwytak

podciśnieniowy, dzięki którym bę-

dzie można lutowany układ dokład-

nie wyproﬁlować na płytce PCB.

Pomocna może być także lupa, a to

ze względu na bardzo małe wy-

prowadzenia lutowanego układu.

Konieczna będzie także lutownica

z cienkim grotem lub lutownica na

gorące powietrze (ich ceny są co-

raz niższe). Wystarczy jedno z tych

urządzeń. Nieodzowny będzie na-

tomiast dobry topnik oraz cienki

stop lutowniczy, najlepiej o średnicy

0,25 mm. W przykładzie wykorzy-

Potrzebne narzędzia

Do montażu elementów z obudo-

wach QFN nie będą potrzebne wy-

specjalizowane narzędzia. Pomocny

Rys. 2.

Fot. 3.

Fot. 6.

Fot. 4.

Fot. 7.

Fot. 5.

Fot. 8.

48

Elektronika Praktyczna 4/2008

819806620.084.png

819806620.085.png

819806620.086.png

819806620.087.png

819806620.089.png

819806620.090.png

819806620.091.png

TECHNOLOGIE

Montaż elementów QFN

z wykorzystaniem lutownicy

z cienkim grotem

Nie wszyscy posiadają jednak

lutownicę na gorące powietrze, dla-

tego też przedstawię drugi sposób

montażu układów w obudowach

QNF, gdzie wystarczająca będzie lu-

townica z cienkim grotem. W przy-

padku montażu układu w obudowie

QFN z wykorzystaniem takiej lutow-

nicy, należy również w pierwszej

kolejności należy pocynować (z do-

datkiem topnika) pola lutownicze

płytki drukowanej, do której będzie

lutowany układ. Następnie należy

wyproﬁlować lutowany układ przy-

klejając go wolnoschnącym klejem.

Po przyklejeniu układu, na jego

pola lutownicze należy nanieść top-

nik w sposób pokazany na fot. 11 .

Na fot. 12 pokazano układ już po

naniesieniu topnika. Do przyluto-

wania układu z wykorzystaniem lu-

townicy z cienkim grotem potrzebna

będzie cienka cyna, najlepiej o śred-

nicy 0,25 mm. Temperatura grota

lutownicy nie powinna przekraczać

360°C. Aby przylutować nóżki ukła-

du, należy przesuwać grot lutowni-

stano topnik Flux RMA–223, który

ma na celu ułatwienie lutowania,

pomagając w rozprowadzeniu cyny.

Pomocny będzie również dowolny

wolnoschnący klej, który umożliwi

przyklejenie układu po jego wypro-

ﬁlowaniu. Wykorzystywane podczas

montażu narzędzia są dostępne

prawie w każdym sklepie. Sposób

montażu elementów QFN zostanie

pokazany z wykorzystaniem układu

scalonego, który został umieszczo-

ny w 56-wyprowadzeniowej obudo-

wie QFN o wymiarach 8x8 mm. Na

fot. 3 pokazano wygląd pól lutow-

niczych montowanego układu.

leży nałożyć ponownie topnik i do-

kładnie wyproﬁlować montowany

układ wykorzystując do tego celu

chwytak podciśnieniowy lub pincetę.

Montowany układ można przykleić

wolno schnącym klejem (co umożli-

wia późniejsze jego wyproﬁlowanie)

lub przytrzymać przygniatając go

np. pincetą ( fot. 7 ). Poprawnie wy-

proﬁlowany iprzyklejony układ po-

kazano na fot. 8 . Pozostaje jedynie

przylutowanie tak przygotowanego

układu z wykorzystaniem lutownicy

na gorące powietrze z zamontowa-

ną dyszą o średnicy poniżej 5 mm

( fot. 9 ). W przykładzie lutowano

układ gorącym powietrzem o tem-

peraturze około 360°C. Na fot. 10

pokazano poprawnie przylutowany

układ w obudowie QFN. Przylu-

towanie układu z wykorzystaniem

lutownicy na gorące powietrze nie

jest wielkim problemem nawet dla

początkującego. Po zamontowaniu

tego typu układu warto sprawdzić

lupą poprawność montażu. W razie

niedolutowania którejś z końcówek

układu, można ponownie umieścić

na niej topnik i przygrzać gorącym

powietrzem.

Montaż elementów QFN

z wykorzystaniem lutownicy

na gorącego powietrze

(HotAir)

W pierwszej kolejności należy

pocynować pola lutownicze układu

z wykorzystaniem topnika. Nakła-

danie topnika zostało pokazane na

fot. 4 , natomiast sposób cynowania

na fot. 5 . Pocynowane pola lutow-

nicze, po usunięciu ściereczką nad-

miaru topnika, powinny wyglądać

jak na fot. 6 . Po pocynowaniu, na-

Fot. 11.

Fot. 9.

Fot. 10.

Fot. 12.

50

Elektronika Praktyczna 4/2008

819806620.092.png

819806620.093.png

819806620.094.png

819806620.095.png

819806620.096.png

TECHNOLOGIE

cy wzdłuż nóżek układu jednocze-

śnie dawkując cynę, co pokazano

na fot. 13 . Wcześniej nałożony top-

nik polepsza lutowanie i zapobiega

powstawaniu zwarć. Poprawnie za-

lutowany układ metodą lutownicy

z cienkim grotem i cyną pokazano

na fot. 14 . Gdyby powstały zwar-

cia, można posłużyć się plecionką,

która umożliwi odessanie nadmia-

ru cyny. Do usunięcia zwarć moż-

na również posłużyć się topnikiem,

który należy ponownie nałożyć. Po

nałożeniu topnika ponownie przejż-

dżamy oczyszczonym grotem lutow-

nicy wzdłuż wyprowadzeń lutowa-

nego układu, co powinno doprowa-

dzić do usunięcia zwarć.

lutownica z cienkim grotem, cienka

cyna i topnik. Podczas lutowania

układu w obudowie QFN nie ko-

rzystano nawet z pasty lutowniczej,

która jest powszechnie stosowana

podczas lutowania elementów za

pomocą automatów. Oczywiście wy-

godniej tego typu układy montuje

się z wykorzystaniem lutownicy na

gorące powietrze, ale jak pokazano

można sobie poradzić bez niej.

Marcin Wiązania, EP

marcin.wiazania@ep.com.pl

Podsumowanie

Jak pokazano w artykule przylu-

towanie tak małego układu scalo-

nego w obudowie bez wyprowadzeń

na zewnątrz nie powinno stanowić

większego problemu nawet dla nie-

doświadczonego konstruktora. Do

tego celu nie są potrzebne nawet

specjalistyczne narzędzia. Wystarczy

Fot. 13.

Fot. 14.

R

E

K

L

A

M

A

Elektronika Praktyczna 4/2008

51

819806620.097.png

819806620.098.png

819806620.100.png

819806620.101.png

Plik z chomika:

Headhunterz_ZKS

Inne pliki z tego folderu:

Różnice między płytami DVD+R,RW i DVD-R,RW.pdf (143 KB)
Prostowniki i filtry - EdW.pdf (406 KB)
Kable - EdW.pdf (257 KB)
Montaż elementów SMD w obudowach QFN - EP.PDF (2432 KB)
Super (ultra) kondensatory - EdW.pdf (673 KB)

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin