Montaż elementów SMD w obudowach QFN - EP, ELEKTRONIKA, Artykuły, poradniki
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
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
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
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
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
[ Pobierz całość w formacie PDF ]