底面に「パッド」を付けてSMDコンポーネントをはんだ付けする方法は？

作業中のプロジェクト用にPCBを製造しています。部品の1つであるA4950モータードライバー（データシート）の下部には、熱放散のためにPCBのGNDにはんだ付けされる「パッド」があります。私は少量のPCBを注文しているだけなので、何らかのPCB アセンブリサービスを購入するのは意味がありません。コンポーネントを自分ではんだ付けする予定です。

はんだ付けについて考えていたのですが、底面のパッドをはんだ付けする方法（はんだごてを使用）がどうなるかわかりません。これは手作業でも可能ですか？

はんだペーストをPCBに手動で塗布できるかもしれないと考えていましたが、それがはんだペーストの適切な使用かどうかはわかりません。

底面に露出パッドを備えたICのプロトタイプを作成するにはどうすればよいですか？

これを行うための絶対的な最良の方法は、大きな高流量の熱風源またはオーブンですべてを予熱することです。ペーストがある場合は、最初にペーストを塗布するか、パッドに少量のワイヤはんだを塗布します。次に予熱します。予熱温度は約125℃程度です。

すべてが125°Cで熱に浸されたら、はんだ付けする部品に直接、局所的な熱風を当てます。温度は、はんだを溶かすのに十分な高温でなければなりませんが、部品を過熱しないでください。安価な熱風機器の多くは、温度設定と表示が不十分です。そのため、実験が必要になる場合があります。はんだが非常に速く溶けた場合は、熱すぎます。約10〜45秒で溶けたら、それはおそらく良いことです。1分ほどかかる場合は、おそらくより高温になっているはずです。多くの場合、部品の種類が自己整合し、はんだがすべて溶けたときにカチッと音がすることがわかります。これは、十分に暑いことを示す良い兆候です。

小さい部品はおそらく大きい部品よりもはるかに速くリフローし、温度もそれほど高くないかもしれません。最初の努力はうまくいかないかもしれません。そのため、時間、温度、結果を追跡してください。勝利のレシピを見つけたら、それにこだわる。

ボード全体を予熱する方法がない場合は、アーセナルが言うようにそれを行うことができます。リフローオーブンを通過したボードを修復する場合は、部品を取り外すときに時間と温度を追跡してください。これにより、新しいものをインストールするのに必要な時間と温度がわかります。

大きなパーツの場合、加熱する前に配置しないことがあります。熱い空気の流れの端近くにピンセットで部品を保持します。はんだが完全に溶けるのがわかるまでパッドに熱風を当ててから、熱い部分をピンセットで溶融したはんだパッドに置きます。熱いはんだの上に冷たい部分を置かないでください。部品も熱くする必要があります。そうしないと、はんだ接合部が冷えます。この方法で行うと、部品を配置した直後に加熱を停止できます。また、フラックスを使用します。

これを行う安価で簡単な方法の1つは、PCBのパッドの中央に小さな（50〜100ミル）穴を開けることです。パッド自体をはんだ付けしますが、水たまりはあまりありません。ICのパッドをはんだ付けするか、少なくともフラックスを塗布し、コーナーピンのみをPCBにはんだ付けします。

PCBの背面とドリルで開けた穴に、小さなノミの先で60ワット程度のはんだごてを入れます。これにより、ICパッドとPCBパッドが十分に加熱されて、融合します。手袋をはめた指を使用して、ICがパッドに溶着するようにICを平らに押します。これが行われる瞬間に停止します。これで、手動ではんだ付けするか、赤外線またはヒートガンを使用して残りのピンをはんだ付けできます。

これは、数回実行するとうまくいきます。このトリックを使用してPCBへの熱伝達をある程度行いますが、他の手順が長すぎるとICまたはPCBを調理することによる損傷の可能性が少なくなります。

編集：このトリックが機能しないのは、多層ボードを使用する場合のみであり、カットスルーする可能性のある痕跡があることがわかっています。ただし、接地および/またはヒートシンク用の底部パッドを備えたICには、通常、その下に隠れたトレースがありません。せいぜい、周囲にSMDコンデンサーのリングが付いた接地パッドがあります。非常に小さい場合を除き、中央に小さな穴を開けても安全です。

独自のボードレイアウトを行う場合は、ボードハウスにメッキされたボードに50 milの穴を埋め込むことができるという彼の提案に@MichaelKarasに感謝します。これにより、熱を伝達するためのより多くの表面が作成され、後で行われる場合に銅にバリをあけないようにします。プレートを貫通させることで、はんだごてからより多くの熱を取り出すことができるため、このステップは迅速に行われます。また、配線を簡素化する場合、穴の周りにいくつかのトレースを配線できます。

これは、ホットエアガンなしでそれを行う方法です。

パーツの両側にピンしかないため、ここでU3のようにセンターパッドを長くすることができます。そうすれば、チップを所定の位置に置いて加熱できます。

次に、デバイスとPCBの両方のパッドを事前に錫メッキし、一緒に溶けるまで加熱します。その後、残りのピンを通常どおりはんだ付けできます。

はんだペーストと調整可能な（エアフローと熱）ホットエアガンがある場合は、それらを使用できます。

私が行うのは、パッドにはんだペーストを配置することです（非常に細い針の付いたシリンジを使用して適用しますが、実際にはそれほど必要ありません）。可能な限りコンポーネントを配置します。特に基板にソルダーレジストがある場合は、リフローするはんだペーストにより、部品が少しだけ整列することができますが、あまり大きくないため、100％完全である必要はありません。

次に、約350〜400°Cの低空気流（部品が吹き飛ばされる可能性があります）を使用して、部品の周囲を均等に加熱しようとします。ある時点で、はんだペーストがピンでリフローし始めます。下部パッドを取得するには、もう少し熱が必要なので、チップの周囲をさらに数秒間続けます。

チップのすぐ近くに小さな部品（デカップリングコンデンサなど）がある場合は、それらが飛んだり、墓石を置いたりする準備をしてください。

そのため、作業が完了したら、この手順で発生する可能性のある短絡がないかボードを詳しく調べてください。少なくとも私にとっては珍しいことではありません。

この方法ではPCBに熱ストレスがかかるため、4〜5回試行するとPCBに劣化の兆候が現れます。通常は新しいものを使用します。

ホットエアガンとたくさんのフラックス。私がこれらの部品をはんだごてではんだ付けするために使用した別の方法は、サーマルパッドにいくつかのビアを置き、それを通してはんだ付けします。これは最良の方法ではありませんが、プロトタイピングには十分です。

部品で消費される電力が定格消費容量の1/3または1/4のように低い場合、パッドをまったくはんだ付けできない場合があります（接地または電気接続にも使用されていない限り）。サーマルパッドがピンとパッドに接続されている部品の多く）。

底面のサーマルパッドで電気接続が不要な場合のもう1つのオプションは、プロトタイプ用にヒートシンクを上部に配置することです（アルミニウムのブロックでさえ、空気に対する表面積を増やすために何でもできます）。

[免責事項：この手法は、1回限りのプロトタイプに対してのみ提案されています。]

かつて、サーマルパッド付きのSOICチップを2層ボードにはんだ付けする必要がありました。はんだペーストを使用する必要はありませんでした。ここに私がそれをした方法があります。

1. PCBレイアウト。PCBの最下層はグランドプレーンとして機能しました。ICの下に、サーマルパッドを最下層のグランドプレーンに接続するビアを追加しました。ビアの主な目的は、ICが放散する熱を逃がすことでした。同じビアがはんだ付けに必要な熱を伝導できます。

2. ICの外側にあるアクセス可能なガルウィングリードをはんだ付けします。これにより、所定の位置に保持されます。

3. オプションですが、非常に役立ちます。PCBに「バルク熱」を加えます。オーブンを使用できます。家庭用のヘアドライヤーでさえ、このために働くかもしれません。[産業用ヒートガンを使用します。これは生い茂ったヘアドライヤーです。]バルク熱の目的は、次のステップではんだごてで適用する「局所熱」の量を減らすことです。

4. 精密な熱。ボードを裏返します。底面のビア開口部にはんだごてを貼り付けます。はんだとフラックスをビアにたっぷりと供給​​します。はんだはビアを介してサーマルパッドに流れ、そこで電気的および熱的に接触します。

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¹ステップ5には昔ながらの鉛入りはんだを使用しました。このはんだは、最新のものよりも融点が低くなっています。
²チップを選択できる場合は、手順5で中チップまたは大チップを使用します
^。3ボードに内部プレーンレイヤーがある場合、この方法を機能させるのは難しくなります。

コンポーネントの下にあるパッドをはんだ付けするには、悲しいことにはんだごてを使用できないため、ヒートガンまたはより良いステーションが必要です。....そしてたくさんのフラックス。これがあなたの質問に答えることを願っています。

他の人が投稿したように、ホットエアガン、はんだペースト、フラックスは正しい答えです。ただし、使用する温度に精度を追加したいと思います。120℃前後で1分間予熱した後、240℃または250℃（より大きな部品の場合）に達するまで、5秒ごとに10℃ずつ徐々に加熱します。次に、5までゆっくりとカウントし、段階的に温度を下げ始めます。減少はより速く行うことができます。125℃に戻ったら、温風を止めることができます。それより高い温度で加熱しないでください！部品とPCBおよび周囲の他の部品が溶けます。データシートには、最大リフローはんだ付け温度と時間を記載する必要があります。それらを超えないでください。規制されたエアガンを持っていない場合は、デジタル温度計を試してみることができますが、それははるかに困難で信頼性が低くなります。10個以上の作業を行う場合は、購入することを強くお勧めします。エアガンは、プラスチック、はんだ接点スリーブなどの溶接または修理にも使用できます。

非常にずさんな方法ですが、既存の方法では、ボード上のパッドをわずかに大きくして、コンポーネント自体に短い細いワイヤをはんだ付けし、コンポーネントを配置した後、ワイヤの残りをパッドにはんだ付けします。これにより、コンポーネントがボードから1 mmほど離れた位置に浮かび上がり、その下に熱伝導性の接着剤を押し込むことができます。:)私は顔のしわを見ることができ、完全に理解していますが、実際に機能し、電気接続と熱を処理し、エアガンを必要としません。

これは、はんだごての先端がフィットするのに十分な大きさのボードに穴を空けた裸のボードを設計する場合、手ではんだ付けすることが可能ですが、接地パッドも必要です。参考のために写真を見てください。私はこれを行うことを強くお勧めしませんが、ほんの一握りのボードを構築している場合、これは動作します。より大きなボリュームを取得することにした場合は、穴を削除してCMを雇います。画像は、接地パッド付きのdfnです。

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