Souder sous les puces : 6 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:10

J'ai récemment dû concevoir un appareil qui utilisait une puce avec un dissipateur thermique sous le corps de la puce. Ce dissipateur thermique devait être à la fois connecté électriquement et thermiquement au PCB.

En règle générale, ces appareils (voir photo) sont soudés sur des circuits imprimés à l'aide de techniques de refusion, où la pâte à souder est collée sur la carte, les robots placent les puces et un four spécial chauffe l'appareil jusqu'à ce que la pâte à souder fonde. D'autres appareils présentant le même problème incluent les puces de pilote et les LED haute puissance. J'ai initialement essayé d'utiliser un composé de dissipateur thermique en argent, mais bien qu'il soit assez bon thermiquement, il n'a pas établi de connexion électrique fiable, le CCT a mal fonctionné avec des vibrations et la fumée magique s'est échappée… entraînant beaucoup de jurons et de frustration. Après quelques expérimentations, j'ai proposé cette méthode pour souder sous ces types d'appareils pour le prototypage manuel sans avoir besoin d'un four de refusion.

Étape 1: préparer les vias thermiques

Votre PCB doit avoir une zone en cuivre sous le dissipateur thermique de la puce pour la connexion électrique et thermique.

Percez d'abord de petits trous (autant que possible) sous l'emplacement du dissipateur thermique à puce. Passez ensuite le fil de cuivre à travers les trous (deuxième photo). Essayez d'utiliser du fil aussi épais que les trous le permettent. Vous avez besoin d'un ajustement serré. Je viens d'utiliser les fils d'une diode… ils étaient parfaits… et en cuivre (plaqué d'étain). La deuxième fois, je pousserais les fils par le bas juste assez pour sortir, mais pas trop loin (troisième photo).

Étape 2: souder le haut et le bas du via thermique

Maintenant, soudez le haut et le bas des fils fourrés…..essayez d'en utiliser le moins possible sur le dessus, où la puce sera installée pour faciliter l'étape suivante.

Coupez les fils supérieurs aussi près que possible du PCB sans détruire les rails. Laissez cependant environ 2-3 mm de fil sortir du bas… vous devez pouvoir connecter la chaleur du fer à souder à quelque chose lorsque vient le temps de fixer la puce.

Étape 3: limez le dessus

Vient maintenant la partie délicate.

Limez soigneusement autant que possible sans rayer les rails environnants. Prenez votre temps ici… c'est très difficile et ne peut pas être précipité. Lorsqu'il se rapproche trop de la lime, utilisez une lame de scalpel pour gratter encore plus. Le cuivre et la soudure doivent être raisonnablement tendres. Sur la première image, vous devriez pouvoir voir les noyaux des fils de cuivre qui ont été percés commencer à apparaître.

Étape 4: enfin poncer le PCB

En utilisant du papier de verre humide/sec sous un robinet, poncer soigneusement la soudure restante de la zone du dissipateur thermique sous la puce PCB jusqu'à ce qu'elle soit en cuivre nu et aussi plate que possible.

Ne soyez pas trop agressif avec du papier de verre grossier, sinon vous pourriez (comme je l'ai fait) broyer les chenilles environnantes. Encore une fois, prenez votre temps et terminez avec du papier grain 2000 pour obtenir une bonne finition. Regardez la photo, bien que floue, vous devriez pouvoir voir du cuivre nu avec deux limaces de cuivre là où se trouvent les fils. Notez également quelques rayures sur certaines pistes de connexion….oups…..j'espère que l'étamage s'occupera de ces petites rayures. Après cela, utilisez une tresse de soudure usagée pour étamer les pistes de broches où la puce se connectera… mais laissez la zone du dissipateur de chaleur nue en cuivre… vous devrez peut-être retirer l'excès d'étamage avec une tresse de soudure propre. Il est important que tout soit plat.

Étape 5: Hourra, la pâte à souder entre en scène

Maintenant, récupérez la pâte à souder et tamponnez-en un peu au centre du dissipateur thermique des puces. N'en utilisez pas trop et laissez un espace sur les bords. Si vous obtenez un peu à l'extérieur, retirez-le et réessayez.

Lorsque la puce est placée sur le PCB, la pâte jaillit, ce qui pourrait finir par court-circuiter les broches de la puce… donc n'utilisez que la quantité nécessaire. Ensuite, placez la puce sur le PCB et soudez les broches d'angle aux pistes étamées. Utilisez un multimètre pour vous assurer qu'il n'y a pas de short. Soyez prudent avec la pâte à souder, elle est toxique alors lavez-vous les mains si vous en avez sur vous-même et nettoyez les éclaboussures. De plus, il doit être conservé au réfrigérateur lorsqu'il n'est pas utilisé. Lorsque vous clouez sur les goupilles d'angle, fiez-vous aux rails étamés… n'ajoutez plus de soudure. Il vous suffit de maintenir la puce en place. Vous devriez avoir un peu de jeu lorsque vous déplacez légèrement le jeton. Si vous en mettez trop, retirez tout, nettoyez et réessayez.

Étape 6: chauffer par le dessous

Maintenant, retournez la planche et chauffez les bouts de fil de cuivre qui sortent du dessous.

Observez le dessus de la carte et remarquez qu'il devrait y avoir un peu de fumée lorsque la pâte à souder fond et fond. Une fois refroidi, poussez la puce. Il devrait être solide comme un roc si la pâte a fondu et s'est solidifiée. S'il y a du jeu… réessayez de chauffer, ou bien retirez tout/nettoyez et réessayez. Enfin, soudez les broches restantes et les broches précédemment clouées et nettoyez avec une tresse propre puis un dissolvant de flux et testez les courts-circuits. Félicitations, vous avez connecté avec succès une puce avec un dissipateur thermique en dessous à la fois thermiquement et électriquement. Désolé pour les photos floues, mon appareil photo ne fait que de la macro. Cette technique devrait être utile non seulement pour les puces, comme indiqué sur les images, mais également pour les LED haute puissance et tout autre composant ayant un besoin similaire d'une bonne connexion électrique et thermique aux circuits imprimés.