Soudure par refusion au four grille-pain (BGA): 10 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:09

Faire des travaux de refusion de soudure peut être coûteux et difficile, mais heureusement, il existe une solution simple et élégante: les fours grille-pain. Ce projet montre ma configuration préférée et les astuces qui facilitent le déroulement du processus. Dans cet exemple, je vais me concentrer sur la refusion d'un BGA (ball grid array).

Étape 1: Trouvez un four grille-pain

Vous recherchez deux choses principales, un bouton de température réglable et une minuterie qui s'arrêtera. Plus vous obtenez de précision dans la minuterie, mieux c'est.

De plus, si vous pouvez l'obtenir, une sorte de flux d'air forcé améliorera l'uniformité de la température du four, mais vous devez vous assurer que le flux d'air n'est pas assez puissant pour déplacer vos composants.

Étape 2: Procurez-vous un thermomètre et une minuterie

Même si le four grille-pain a un point de consigne de température et une minuterie intégrée, vous voulez toujours obtenir des lectures plus précises. Procurez-vous un thermomètre de four bon marché et jetez-le à l'intérieur du four et obtenez une minuterie avec une alarme pour vous rappeler de vérifier vos PCB de cuisson.

Étape 3: Créez vos PCB

Dans cet exemple, je travaille avec un ADXRS300 qui est un gyromètre à 1 axe fabriqué par Analog Devices. Il est livré dans un emballage à grille à billes avec les billes déjà attachées au bas du composant. Le PCB doit être conçu avec des plots pour chacune des billes, ainsi qu'un contour sérigraphié pour faciliter l'alignement du composant (ce qui est essentiel lorsque vous ne pouvez pas voir les plots). Aussi, duh, assurez-vous de marquer l'emplacement de la broche 1.

Étape 4: Ajoutez du flux au PCB

Les billes du BGA n'ont pas de flux, vous devez donc *absolument* déposer le flux sur la carte avant de procéder à la refusion. Si vous n'ajoutez pas de flux, l'oxyde sur le dessus des pastilles empêchera les billes de couler et vous vous retrouverez avec des billes légèrement écrasées qui ne sont pas réellement connectées au PCB sous-jacent.

Étape 5: Alignez les composants sur le PCB

Positionnez le PCB sur le plateau du four grille-pain, orienté de préférence de manière à pouvoir le surveiller par la fenêtre du four. Positionnez précisément le composant sur le PCB en utilisant le contour sérigraphié pour faire l'alignement. Vous n'avez pas besoin d'être exactement précis car la refusion de la soudure entraînera en fait le composant dans l'alignement, mais vous devriez essayer de le rapprocher le plus possible. Dans le pire des cas, le composant serait décalé de plus de la moitié du pas d'espacement des billes, ce qui entraînerait le déplacement du composant d'un jeu de patins. Pas bon.

Étape 6: Commencez à cuisiner

Fermez la porte du four grille-pain (assurez-vous de ne pas cogner le composant hors de l'alignement.) Réglez le cadran de température à environ 450 et démarrez la minuterie à environ 20 minutes. Plus tard, une fois que vous avez déterminé les caractéristiques de votre four grille-pain particulier, vous pouvez commencer à utiliser des valeurs exactes. Mais pour le moment, nous allons utiliser notre thermomètre de four et la minuterie externe pour garder une trace de ce qui se passe.

Étape 7: Surveillez la température

Gardez un œil sur le thermomètre. Vous devrez vérifier le profil de refusion de vos composants particuliers pour savoir quelle température vous essayez d'atteindre. Dans mon cas, les billes de soudure commenceraient à fondre à 183C et je voulais atteindre une température maximale de 210C. Si vous dépassez 230-240C vous commencerez à incinérer vos PCB, ce qui bien qu'amusant n'est probablement pas ce que vous voulez.

Étape 8: Éteignez le four grille-pain

Dès que le four atteint la température maximale que vous visez, éteignez-le !

Étape 9: Laissez refroidir et ne bougez rien

Vous pouvez accélérer le processus de refroidissement en ouvrant la porte avant du four grille-pain… MAIS, assurez-vous de ne pas bousculer les composants ou de les déplacer de quelque façon que ce soit. La soudure est encore liquide à ce stade et si vous piquez sur le composant, vous le déplacerez et le ruinerez. C'est le moment de simplement s'éloigner. Une fois que la température descend en dessous de 100C (ou 50C si vous êtes paranoïaque), vous pouvez vous sentir libre de déplacer les choses.

Étape 10: Inspectez et appréciez

Vous devez vous assurer que toutes les billes sont connectées et que le composant est fortement attaché au PCB. Cette image montre 3 des BGA refusionnés intégrés ensemble dans une unité de mesure inertielle à 3 axes.