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Thema: SMD Löten eines STM32 im 100 Pin Gehäuse

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    SMD Löten eines STM32 im 100 Pin Gehäuse

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    Hallo Freunde
    Ich stehe bei 2 Projekten vor der Herausforderung wie ich ein anspruchsvolles SMD Gehäuse in meinem Pizzaofen löte. Das hier beschriebene ist das Anspruchsvollere:

    1x LQFP100 eines M3-Cortex ARM-Prozessor.
    Wie kann ich die Lötpaste auf die 100 Pads tun?
    Mein Sorge ist wie ich eine immer gleiche "Portion" auf jedes Pad lege.
    Die übliche Spritze ist da nur mit vorbehalt geeignet. Ich habe mir Dispenser für händische Bedienung angesehen und zweifle das ich meine Hand so ruhig halten kann mit so einem "groben" Instrument Lötpaste so fein abzulegen und das 100x!

    Hat jemand einen Tip?

    Daran verknüpft auch die Frage, wie ich das Gehäuse so ausrichten kann, wenn ich dieses auf die Pads setze, die ich zuvor und hoffentlich mit einem guten Tip von Euch, mit Lötpaste versorgt habe, auch alle 100 Beinchen auf den Pads landen!

    Hat hier jemand einen Tip?

    Irgendwie grob vorgedacht geht meine Denke in die Richtung eine Pippette zum Aufnehmen von SMD-ICs in meinen Bohrständer zu befestigen, mit dem Koordinatentisch die Positionierung durchführen und mit einer Pinzette die Ausrichtung des ICs über den Pads zubewirken.

    Vielleicht gehts aber auch viel einfacher und jemand hat einen Tip!
    MfG

    Hellmut

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte Avatar von Neutro
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    Hallo Hellmut,

    ich würde mal sagen das man die Lötpaste bei solchen kleinen Pads nicht
    gleichmäßig von Hand auftragen kann. Das wird man wohl nur mit einer "richtigen" Schablone hinbekommen. Ich selber würde den Controller mit einem Lötkolben von Hand bestücken, aber es ist mir durchaus bewusst das Leute die sowas nicht jeden Tag machen sich damir schwer tun werden. Deshalb hier eine Andere Methode: Die Pads mit Lötzinn vorverzinnen, aber nur ganz dünn. Dann Flussmittel darauf, und damit nicht sparsam sein. Den Controller an zwei gegenüberliegenden Ecken von Hand anheften. Dann mit einem Heißluftfön mit viel Gefühl das ganze unter gelegentlicher Zugabe von dünnen Lötzinn oder Paste verlöten.
    Es geht auch noch wenn man eine dünne Wurst von der Lötpaste auf den Pads legt und dann verlötet, Brücken mit Flüssmittel und Entlötlitze entfernen.

    Ich hoffe das ich dir damit etwas weiterhelfen konnte.
    Jemand mit einer neuen Idee ist ein Spinner, bis er Erfolg hat.
    (Mark Twain)

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    am besten eine kleine Schablone aus einem Stück Kupferblech ätzen, dann Schablone aufsetzen Lötpaste drüberschmieren und Schablone abheben.
    Die Bauteile so gut es geht aufsetzen, und ab in den Ofen. Die Bauteile richtet sich dann durch die Oberflächenspannung von selbst richtig an den Pins aus.

    Du kannst die Lötpaste aber auch im Siebdruckverfahren aufbringen
    Gruss Robert

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Hallo Neutro und Steep

    Was wäre ein Hobby, wenn man nicht im Suchen einer Lösung den Weg sieht.

    Ich habe bei Wiltec ein "Aoyue 939 - Vakuum Suction Pen" für 3,50 € gekauft. Wenn ich jetzt den STM32 mit diesen Aufnehme und den Pen in meinen Bohrständer mit Koordinatentisch einspanne, so sollte ich "zitterfrei" den STM32 auf der Platine wiederholbar absetzen können.
    => Positionierung des LQFP100 sollte damit zuverlässig und wiederholbar möglich sein.

    Jetzt wäre der nächste Schritt eine Möglichkeit zu finden eine Dosierung in der passenden Menge hinzubekommen.

    Hat jemand eine Empfehlung für einen manuellen Dispenser der eine so kleine Portionierung sauber auf den Pad in immer gleicher Menge sauber erzeugen kann? Diesen Dispenser würde ich auch in den Bohrständer spannen.

    Ich würde dann eine Vorrichtung bauen die es mir ermöglicht die Platine wiederholt hinreichend exakt auf dem Koordinatentisch zu legen. Beim ersten Mal würde ich die Lötpaste mit dem Bohrständer und einem eingespannten Dispenser auftragen. Dann lege ich eine selbstgedruckte Vorlage ein und das Gehäuse wird auf die Pads ausgerichtet, ohne das auf dieser Vorlage Lötpaste ist. Dann würde ich die Vorlage wieder durch die Platine mit der jetzt aufgetragenen Lötpaste in die Vorrichtung spannen und das IC auf die Pads absetzen.

    Meine Frage lautet also jetzt, wer kennt einen preiswerten Dispenser der Lötpaste in so kleinen Portionen sauber absetzen kann?

    @Steep: Steep, der Pin-Mitte zu Pin-Mitte Abstand beträgt 0,5 mm! Schätze mal wie fein der Abstand zwischen den Pads ist! Ich sehe es schon als eine Herausforderung an, einen Film zu erzeugen, diesen zu belichten, zu Entwickeln und zu Ätzen der diese Pads in hinreichender Qualität auf eine hochwertige Bungard Platine bringt! Nun glaube ich nicht, dass ich es schaffe eine Schablone mit dieser Auflösung zu ätzen, die dann auch noch mechanisch so stabil ist, dass man die Lötpaste aufstreichen kann. trotzdem danke für deinen Beitrag.
    MfG

    Hellmut

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Zitat Zitat von Hellmut
    @Steep, der Pin-Mitte zu Pin-Mitte Abstand beträgt 0,5 mm! Schätze mal wie fein der Abstand zwischen den Pads ist! Ich sehe es schon als eine Herausforderung an, einen Film zu erzeugen, diesen zu belichten, zu Entwickeln und zu Ätzen der diese Pads in hinreichender Qualität auf eine hochwertige Bungard Platine bringt!
    Nun glaube ich nicht, dass ich es schaffe eine Schablone mit dieser Auflösung zu ätzen, die dann auch noch mechanisch so stabil ist, dass man die Lötpaste aufstreichen kann
    @Hellmut
    Bungard wird Dir dabei helfen.
    Bungart hat sogar fertig beschichtetes Basismaterial zum herstellen von SMD-Schablonen.
    Diese Fotobeschichteten Bleche gibt es bei Conrad einzeln zum Preis von € 8.14 .
    Schaue einfach hier bei Conrad und lese die Anleitung durch.


    Ps: Ein Grundequipment (Belichtungseinrichtung) zum Belichten der Filme und der Platine sind natürlich Voraussetzung für ein gutes Resultat.
    Die Methode mit dem Kordinatentisch der Bohrmaschine wird dich vermutlich vor weit grössere Probleme stellen als das Filmbelichten.
    Gruss Robert

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Hallo Robert

    Ich habe mit Bungard gesprochen und bin über den Herrn Wenzel dort an die Firma Martin in Wessling verwiesen worden. nach einem sehr offenen und interessanten Gespräch, welches wir nach dem Eintreffen von Unterlagen fortführen werden, kam heraus das die SMD-Schablone wohl nicht anwendbar ist. Ich vermute es läuft darauf hinaus mit einem passenden Dispenser die Positionen der Pads anzufahren und dort jeweils einen passenden Lötpastentropfen abzusetzen.
    Es ergab sich aber auch, dass das Ablegen des Bauteils, wie von mir vermutet, die 2. Herausforderung darstellt. Die Firma Martin hat eine Lösung, die auf einen CNC Fräser von Bungard basiert und dort die Spindel mit einem speziellen Dispenser ersetzt.
    Die Positionierung des Bauteils machen die mit einer Bildverarbeitung.

    Ich denke diese Info ist von allgemeinen Interesse, da wir alle wohl immer mehr mit diesen anspruchsvollen Gehäusen konfrontiert sind.
    MfG

    Hellmut

  7. #7
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    Wenn Bungart das sagt wird es wohl stimmen.
    In diesem Zusammenhang interessiert mich aber wo Bungart das Problem sieht. An der Auflösung der Photoschicht kann es wohl kaum liegen, denn da liegen bei sauberen Arbeiten noch feinere Strukturen drinn.
    Sollte es ein reines Handling Problem sein, dann sollte man in dieser Richtung ev. weitertüfteln.

    Rework und Dispensetechnik von Martin wird sich der normale Hobbyelektroniker wohl niemals leisten können.
    Gruss Robert

  8. #8
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    Hallo Robert

    Aber ein Anhalt dazu wie man es realisiert! Ich denke ein Dispenser und eine USB Kamera auf einem Bohrständer mit Koordinatentisch sind der Weg. Martin macht das ganze automatisiert mit Bilderkennung. Hat man einen Dispenser der die feine Dosierung zuverlässig macht und eine USB
    Kamera, die die Dosierspitze und das Pad in Makroeinstellung anzeigt, so kann man über die Verstellräder des Koordinatentisch, unter optischer Verfolgung durch die USB Kamera auf dem PC-Display die Dispenserspitze von Hand führen. Das Gleiche gilt für das Positionieren des Bauteils. Was meinst du?
    MfG

    Hellmut

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte Avatar von Neutro
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    Hallo Hellmut,

    ich denke so einfach wird die Sache mit dem Koordinatentisch auch nicht werden. Wir haben in der Firma in der ich arbeite noch einen alten "Dotmaster" aus der Anfangszeit. Dieses Gerät arbeit nach dem Prinzip wie du es vorhast, also mir Kamera und Dispenser in Form einer Spritze mit Nadel. Aus eigener Erfahrung mit diesem Teil (und das ist speziell dafür gemacht!) ist es einfach nicht möglich so kleine Mengen in so geringen Abständen zu verteilen ohne das sich Brücken bilden werden (Weil die kleinen Pastentropfen leicht verlaufen). Diese Finepitch Raster kann man nur mit einem Schablonendrucker in guter Qualität bepasten. Selbst diese Schablonen sind nach einigen Tausend Bepastungsvorgängen an so feinen Pads ausgefranst (kann man unter dem Mikroskop sehen) und müssen erneuert werden weil das ausfransen schon ausreicht damit sich Brücken im Reflow Ofen bilden.
    Brückenbildung wirst du wohl oder übel in Kauf nehmen müssen wenn du keine Schablone hast.

    Lass dich aber wegen mir nicht davon abhalten mit solchen Controllern zu arbeiten! Es wird sich sicher lohnen wenn du ein geeignetes Verfahren gefunden hast.

    MFG

    Neutro
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    (Mark Twain)

  10. #10
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    Hallo Neutro

    Da stehe ich ja vor einen großen Herausforderung! Offensichtlich scheint es bei dem von mir im Augenblick favorisierten Verfahren auch ganz wesentlich um die Eigenschaten der Lötpaste, von der Fähigkeit des Dispensers ganz fein zu dosieren und von der Fähigkeit die Dispensernadel fein zu positionieren, abzuhängen.

    Ich werde aber trotzdem mal das Verfahren mit der Schablone testen. Ich habe mir per google mal manuelle Schablonedrucker angesehen. Was mir dabei als Frage in den Sinn kam ist, wenn eine Schablone auf einer Platine aufliegt, wird dann die Lötpaste nicht durch die Oberflächenspannung unter die Schablone fliessen?
    MfG

    Hellmut

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