Erfahren Sie mehr über den DIY-Montageprozess für die Oberflächenmontage von Bil Herd

Mit nur einer Handvoll Werkzeugen und etwas Geduld können Sie Ihre eigene Leiterplattenbestückung auf Basis der Oberflächenmontagetechnologie durchführen. Der Kern meines SMT-Prozesses besteht darin, die verschiedenen Schritte zu inspizieren und dabei zu versuchen, ein wenig Sauberkeit im Prozess aufrechtzuerhalten.

Oberflächenmontage oder Oberflächenmontagetechnologie (SMT) ist die moderne Art, Leiterplatten (PCB) zu montieren und wird häufig beim Öffnen eines modernen technischen Geräts verwendet. Es ist viel kleiner als die ältere Through-Hole (TH)-Technologie, bei der die Komponentenleitungen in Löcher in der Leiterplatte eingeführt wurden, und wir nennen diesen Vorgang „Stuffing“, da wir die Komponenten in die Löcher stopfen mussten.

Ein paar spezielle Werkzeuge machen dies viel einfacher, aber findige Hacker können eine Lötpasten-Schablonenvorrichtung, eine Vakuumpinzette und einen modifizierten Toaster mit einer Steuerung zusammenstellen, die dem Reflow-Profil der Lötpaste folgen kann. An der Qualität, dem Alter und der Lagerung der Lotpaste selbst sollten Sie nicht sparen.

Besuchen Sie mich nach der Pause und sehen Sie sich meinen Videoüberblick über den Prozess an, den ich in meiner Werkstatt verwende, zusammen mit Einzelheiten zu jedem Schritt meines SMT-Montageprozesses.

Die Namen von Surface-Mount-Paketen können etwas verwirrend sein. Im Video spreche ich von Bauteilen mit einem Pinabstand von 0,5 Millimetern, aber wenn es um Widerstände geht, verwenden wir Zahlen wie 0603 und 0402, die 0,06 x 0,03 Zoll messen. Es ist immer eine gute Idee, Beispiele zur Hand zu haben, auf die Sie zurückgreifen können, um sicherzustellen, dass Sie die richtige Paketgröße verwenden.

Wenn ich mir mein bewährtes Adafruit-Lineal mit den gezeigten Komponentengrößen ansehe, kann ich sagen, dass ich die Komponenten der Größe 0603 normalerweise regelmäßig verwende, obwohl ich die Größe 0402 für HF-Komponenten verwendet habe, bei denen eine geringere Größe weniger Dinge wie Induktivität bedeutet, die einem beim Aufstieg zu schaffen machen Frequenz. Ich arbeite nicht mit den kleineren 0201-Komponenten, da ich Angst habe, sie einzuatmen, weil sie so klein sind.

Nahezu alle SOIC-Teile, die Sie sehen, können mit den Methoden hergestellt werden, die ich im Video zeige, und ich gehe normalerweise auf einen Anschlussabstand von 0,5 mm zurück, obwohl ich im Video einige Chips löte, die einen Anschlussabstand von 0,4 mm haben, den kleinsten, den ich verwende in meinem Heimlabor.

Heutzutage „platzieren“ wir ein Bauteil auf Leiterplatten, ohne dass Löcher für die Anschlüsse des Bauteils erforderlich sind, und anstatt das Lot nachträglich in geschmolzener Form aufzutragen, verwenden wir eine Lotpaste, die aus Flussmittel und Lot besteht. Die Paste kann auf verschiedene Arten verpackt werden, aber ich kaufe meine Paste in Spritzen und bewahre sie in einem kleinen Kühlschrank auf, und zwar nur für eine begrenzte Zeit, da Lotpaste je nach Art und Ort, an dem man sie kauft, eine Haltbarkeitsdauer hat.

Lötpaste wird durch das Flussmittel gekennzeichnet, auf dem sie basiert. Ich verwende „no clean“, was im Wesentlichen bedeutet, dass das Endergebnis ohne Reinigung der Leiterplatte ausführbar ist. Wenn ich das Board an jemand anderen weitergebe, reinige ich es normalerweise sowieso, was ich im Video bespreche.

Das Lot ist eine Mischung aus kleinen Lotkügelchen, die mit Flussmittel in Schwebe gehalten werden, und kann die heikelste Sache beim DIY-Löten sein, da das Lot je nach Hersteller eine gewisse Haltbarkeit von Wochen, wenn nicht Tagen hat. Einfach ausgedrückt: Wenn Sie sich nicht erinnern, wann Sie Ihr Lot gekauft haben, werfen Sie es weg. Ich kaufe ein für eine bessere Haltbarkeit formuliertes Lot namens Zeph-Paste, das länger haltbar ist als eine Produktionsmischung, und ich lagere es in einem kleinen speziellen Kühlschrank (denken Sie an einen Sixpack-Kühler) und lagere es aufrecht in Spritzen mit der Nadel nach unten.

Lot gibt es auch in vielen Arten, angefangen mit bleihaltigem und bleifreiem Lot bis hin zu Variationen, je nachdem, welche Art von Flussmittel es enthält. Ich verwende die „No Clean“-Version, die nicht gereinigt werden muss oder mit Alkohol anstelle der stärkeren Flussmittelreiniger gereinigt werden kann.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Lotpaste auf die Leiterplatte zu bringen; Es kann manuell mit einer Spritze und dem altbewährten Auspressen aufgetragen werden, um das Lot auf die Anschlusspads der Leiterplatte aufzubringen. Ich habe auch einen luftdruckbetriebenen Spender, den ich nicht wirklich benutze.

Meine bevorzugte Methode besteht darin, eine Pastenmaskenschablone zu verwenden und die Paste wie im Video gezeigt auf die Leiterplatte zu rakeln. Beim Ausstreichen der Paste gibt es einen Trick, um nicht zu stark zu drücken, während die Paste durch das Sieb der Pastenmaske gedrückt wird. Pastenmasken-Schablonen sind für ein paar Dollar bei denselben Quellen erhältlich, bei denen ich meine Leiterplatten kaufe. Für größere Auflagen würde ich mich bei Unternehmen wie OSH Stencil umsehen.

Ich inspiziere immer die Leiterplatte, bevor ich die Komponenten auf der Platine platziere, und verwende für diesen Schritt ein Stereo-X10-Mikroskop. Was ich suche, ist alles, was später zu einem Lötkurzschluss führen würde, dh wenn es jetzt kurzgeschlossen ist, wird es höchstwahrscheinlich später kurzgeschlossen.

Der Trick besteht darin, die Komponenten so auf der Platine zu platzieren, dass sie praktisch in die Lötpaste eingebettet sind, ohne die Paste zu verschmieren oder die Anschlüsse der Komponenten zu verbiegen. Pinzetten funktionieren für kleinere Komponenten wie Widerstände und Kondensatoren, aber bei integrierten Schaltkreisen (ICs) muss man oft darauf achten, dass das Paket flach liegt. Ich habe verschiedene Möglichkeiten, dies mithilfe von Saugkraft zu tun, einschließlich des kleinen Saugnapfes mit einer Quetschbirne für eine vollständig manuelle Methode. Wenn ich viel mache, könnte ich mich dazu inspirieren lassen, meinen kleinen saugbetriebenen Teilesammler-Oberteil aus einem alten anzuzünden Aquariumpumpe.

Ich habe verschiedene Reflow-Öfen ausprobiert, darunter den T-962 (komplett mit Mods gemäß den Hackaday-Artikeln zu diesem Thema), fand ihn aber immer mangelhaft, insbesondere bei hohen, dunklen Bauteilen, da das Strahlungsmuster im Ofen etwas ungleichmäßig ist.

Um einen besseren kleinen Ofen zu bauen, begann ich mit einem Konvektionsofen von Black & Decker und kaufte die Ofensteuerung Controleo3, die mit einem zusätzlichen Heizelement zur Leistungssteigerung ausgestattet ist. Nach dem Anbringen von viel reflektierendem Klebeband und Hochtemperatur-RTV ist der Ofen so weit wie möglich gegen Wärmeverlust abgedichtet. Die Ofensteuerung braucht eine Stunde, um die Eigenschaften des Ofens zu erlernen, aber sobald ich sie gelernt habe, habe ich wirklich gute und wiederholbare Ergebnisse erzielt.

Ein wichtiger Gesichtspunkt ist das Lötprofil, bei dem es sich um ein Diagramm des Wärme-Zeit-Verhältnisses handelt. Es ist so ziemlich das Gegenteil davon, die Platinen einfach in einen heißen Ofen zu stecken, bis das Lot schmilzt, was ziemlich sicher ist, dass das Flussmittel einfach ausbrennt und kleine Lotklumpen zurückbleibt, im Gegensatz zu dem glatten Reflow, den wir erreichen wollen. Das Lötprofil kümmert sich zusätzlich zur eigentlichen Reflow-Phase um verschiedene Phasen wie Vorheizen und schnelles Abkühlen.

Ich habe ein zusätzliches Heizelement in meinen Ofen eingebaut. Das Controleo3 kalibriert sich selbst auf den Ofen und sogar auf die Größe dessen, womit der Ofen beladen ist. Ich trainiere den Ofen neu, wenn ich große Leiterplatten mit einer leeren Platine fertige.

Getreu meiner Natur schaue ich mir das fertig gelötete Teil ein letztes Mal unter der Lupe an und schaue mir jeden Anschluss genau an, wobei ich auf etwaige Lötbrücken oder Hohlräume stelle. Ich achte auch darauf, dass das Lot vollständig geschmolzen ist und nicht „grapey“ aussieht oder dass das Lot zu winzigen Klumpen zusammengewachsen ist und keine richtig geschliffene Lötstelle entsteht.

Ich gebe den Platinen gerne einen Ausflug durch meinen Ultraschallreiniger, den ich nur für Leiterplatten behalte. Obwohl es normalerweise nicht notwendig ist, verleiht es den Boards ein professionelles Aussehen und erleichtert die Inspektion.

Hoffentlich kann man sehen, dass die DIY-SMT-Montage durchaus möglich ist und sogar für die Produktion in kleinem Maßstab durchgeführt werden kann. In meinem Fall kann ich Komponenten mit einem Anschlussabstand von bis zu 0,4 mm löten, was ziemlich klein ist, solange ich gründlich inspiziere. Halten Sie es sauber, halten Sie Ihre Lötpaste frisch und überprüfen Sie es bei jedem Schritt. So erzielen Sie in Ihrer eigenen Werkstatt großartige Ergebnisse.