Forum: Platinen Bauteil planar auflöten


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von Bene (Gast)


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Hallo,

ich bräuchte bitte euren Rat bezüglich des Lötens einer kleinen 
Photodiode im COB Gehäuse, Zeichnung anbei.

Beim Löten (egal ob Heißluft oder Reflow oder Dampfphase) liegt das 
Bauteil leider nie plan auf der Platine auf, sondern schwimmt auf dem 
Lötzinn. Aus Gründen der Anpassung an das vorgeschaltete optische System 
ist es aber gewünscht, dass das Bauteil direkten Kontakt zur Platine hat 
und somit planar zur Paltinenoberfläche ist und eine definierte Höhe 
(abzüglich Toleranzen Bauteil) aufweist.

Die zu lötenden Stückzahlen sind klein, händisches Löten mittels 
Heißluft wäre möglich, aber wärend des Lötens mit einer Pinzette auf das 
Bauteil zu drücken ist blöd, da sich das Bauteil dann deutlich 
verschieben kann. Dann muss man wieder ausrichten, wodurch der 
Lötvorgang zu lange dauert (Schäden am Bauteil möglich, Flussmittel 
bereits verbraucht). Mir schwebt eine Vorrichtung vor, ich habe aber 
noch keine gute Idee, wie die aussehen kann. Vorschläge?

Gibt es alternative Befestigungsmöglichkeiten, die auch bei kleinen 
Stückzahlen einsetzbar wären?

Danke.

von Bürovorsteher (Gast)


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Auch wenn ich vom geneigten Fachpublikum ob der unorthodoxen Lösung 
wieder einen Vogel gezeigt bekomme und mir der Wind ins Gesicht bläst:
in die Pads je zwei Durchkontaktierungen mit d = 0,3 bis 0,4 mm setzen.
In denen verschwindet das überflüssige Lot (trotzdem sparsam verwenden!) 
und die Kapillarkräfte saugen das Teil in Richtung Leiterplatte. 
Natürlich VP benutzen.

von Bürovorsteher (Gast)


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Vllt bzw. reicht bei der Winzigkeit auch nur ein einziges Via pro Pad.

von Das kenne ich (Gast)


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Moin,

die Bauteile mit Kleber (SMA Kleber) auf der Platine befestigen.
Dann schwimmen die beimlöten nicht auf.

Grüße

von honko (Gast)


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Bene schrieb:
> s Gründen der Anpassung an das vorgeschaltete optische System

Mach doch mal nen ,,Schalt"plan, hihihi
Davon abgesehen, Kleben wär ne Möglichkeit. Entweder vor dem Löten mit 
Kleber fixieren oder kleben und dann von hinten durch grosszügig 
gewählte Durchkontaktierungen durchlöten oder so. Also zu Bohrlöcher mit 
5mm Durchmesser vielleicht.
Oder leitfähiger Kleber, anisotropischer Kleber (definierte Schichtdicke 
gibt dann auch Parallelität. Oder das Dingens auf einen Spacer aufsetzen 
und nicht direkt auf die Platinenoberfläche.

von Tom (Gast)


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>Also zu Bohrlöcher mit 5mm Durchmesser vielleicht.

Das Bauteil hat gerade mal 3.1mm

von honko (Gast)


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Naja trotzdem muss man mit dem Lötkolben rankommen. Das Loch kann ja 
versetzt sein, es kann ja auch ein Langloch sein.

von Bene (Gast)


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Danke für die vielen Antworten!

Beim Kleben habe ich bedenken, dass man die Pads nicht mehr mit Lötzinn 
erreicht. Bei geklebten SMD Bauteilen (z.B. Kondensatoren, Widerstände) 
werden immer mehrere Seiten gelötet. Meine Diode hat allerdings nur Pads 
an der Unterseite. Wenn ich das Bauteil vor dem Löten plan aufklebe sind 
die Pads nicht mehr erreichbar. Selbst wenn ich das Pad auf dem PCB 
größer mache, fließt vermutlich kein Zinn in den kleinen Spalt. Löcher 
rein machen und von hinten Löten könnte eine Option sein, das werde ich 
im Layout prüfen.

Durchkontaktierungen in den Pads werde ich versuchen.

von Christian B. (luckyfu)


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Der Kleber wird genau wie die Paste vorm Bestücken aufgetragen. Danach 
kommt das Bauteil drauf. Wie willst du auf einer teilweise bestücken 
Platine denn Paste Rakeln?

Besprich das Problem mal mit deinem EMS Dienstleister, ich würde Kleben 
als technisch reporduzierbare Variante bevorzugen. Via in Pad würd ich 
lassen, das gibt dann kein reproduzierbares Lötergebnis. Je nach 
Lötverfahren kann es auch sein, daß dabei der Grabsteineffekt versärkt 
wird.

von Bürovorsteher (Gast)


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> Via in Pad würd ich lassen, das gibt dann kein reproduzierbares
> Lötergebnis.

Hast du es jemals gemacht? Ich tippe auf nein.

von Christian B. (luckyfu)


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aus versehen, ja. Mit dem Effekt, daß es an der Stelle immer wieder zu 
Lötfehlern kam. Es kehrte erst ruhe ein, als die Pads ohne Via waren.

von Klaus R. (klaus2)


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Bene schrieb:
> Durchkontaktierungen in den Pads werde ich versuchen.

Würde ich auch versuchen - erst dann mit Kleber. Oder aus akademischen 
Gründen beides mal, rein weils mich interessieren würde.

Schau dir mal an, wie bei Halbleiter auf Heatspreader das überflüssige 
Lot weg kommt (Fotos von den Konstruktionen hier im Forum)...das spricht 
für via :)

Klaus.

von Klaus R. (klaus2)


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Christian B. schrieb:
> daß es an der Stelle immer wieder zu
> Lötfehlern kam

...weil es NICHT absichtlich war und daher weder Pad-Geometrie noch 
Lötpastenmenge auf genau den Fall abgestimmt wurden, oder?

Klaus.

von Falk B. (falk)


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Christian B. schrieb:
> aus versehen, ja. Mit dem Effekt, daß es an der Stelle immer wieder zu
> Lötfehlern kam. Es kehrte erst ruhe ein, als die Pads ohne Via waren.

Anstatt ein VIA als eher schlecht definierten Abfluß sollte man lieber 
die Lotpastenschablone anpassen.

Fläche verkleinern oder Dicke der Schablobe vermindern-> Weniger Lot, 
weniger Aufschwimmen

Damit sollte man es schaffen, das Bauteil nahezu planar aufzulöten.

von Bürovorsteher (Gast)


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> Anstatt ein VIA als eher schlecht definierten Abfluß sollte man lieber

Nochmal: das fließt nicht lustlos irgendwohin ab, das wird durch die oft 
beschworenen Kapillarkräfte aktiv weggesaugt.

Ist ja auch egal. Statt der hier üblichen Verweigerungshaltung einfach 
mal den Versuch machen, wäre keine Lösung?
Es kann natürlich nicht sein, was nicht sein darf.

von Gerald B. (gerald_b)


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Christian B. schrieb:
> aus versehen, ja. Mit dem Effekt, daß es an der Stelle immer wieder zu
> Lötfehlern kam. Es kehrte erst ruhe ein, als die Pads ohne Via waren.

Wenn das einseitig geschieht, dann entsteht der Grabsteineffekt. 
Beidseitig, symmetrisch wäre doch mal einen Versuch wert.
Eine heißverzinnte PCB wird sich anderes verhalten, als eine vergoldete. 
Letzterer räume ich größere Chancen ein, da dort nur 1x Zinn in 
definierter Menge aufgetragen wird. Wird auf das verzinnte Board 
nochmals Zinnpaste aufgedruckt, ist ein Aufschwimmen wahrscheinlicher.

von Stefan (Gast)


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Weniger Paste verwenden. In Abstimmung mit dem Bestücken das Pastenbild 
deutlich reduzieren, dann klappt das.

von Stefan (Gast)


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Sorry, ich meinte natürlich "Bestücker".

von Max G. (l0wside) Benutzerseite


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Bürovorsteher schrieb:
> Auch wenn ich vom geneigten Fachpublikum ob der unorthodoxen Lösung
> wieder einen Vogel gezeigt bekomme

Die Diskussion hatten wir ja schon :)

@TO:
Am sinnvollsten dürfte es sein, die Menge der Lötpaste zu reduzieren. 
Komplett ohne Offset wird es aber nicht gehen. Eine Mindestmenge an Lot 
ist notwendig, um überhaupt eine Haftung hinzubekommen. Ob du viel 
weniger als 100µm Standoff hinbekommst, würde ich erst mal in Frage 
stellen.
Dass das doof ist, wenn das mechanische Konzept schon fertig ist, ist 
klar. Vielleicht kannst du ja die Leiterplatte in die Gegenrichtung 
fixieren oder die Linse ein bisschen nach außen drücken?

: Bearbeitet durch User
von Bürovorsteher (Gast)


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> Die Diskussion hatten wir ja schon :)

Das muss ja auch nicht diskutiert werden. Es darf sogar ohne 
Quellenangabe oder irgendwelche Nachnutzungsrechte frei ausprobiert 
werden. Eine Mehrheitsentscheidung hier im Forum hilft da auch nicht 
weiter.
Also bei preiswertesten chinesischen Hersteller eine kleine Musterplatte 
fertigen lassen usw...
Aber es kann natürlich nicht sein, was nicht sein darf. Das sehe ich 
voll ein.
Es ist natürlich nicht verkehrt, vorher den Fertiger zu fragen, wie der 
das lösen würde. Ich muss nicht fragen, ich fertige selbst und kann mir 
deshalb solche technologischen Eskapaden leisten.

Beitrag #6331350 wurde vom Autor gelöscht.
von Max G. (l0wside) Benutzerseite


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Peace, brother :)

von Bürovorsteher (Gast)


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Na bitte, geht doch :-)

von Bene (Gast)


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Vielen Dank für die vielen Rückmeldungen!

Die Arbeitsschritte beim Kleben des Bauteils hatte ich mir tatsächlich 
falsch vorgestellt.

Es läuft also alles auf eine Versuchsreihe aus. Ich werde die 
Durchkontaktierungen unter den Pads und kleinere Pastenöffnungen testen. 
Das Verkleben hebe ich mir als letzten Ausweg auf, ist eben ein 
Arbeitsschritt mehr.

Die Durchkontaktierungen unter den Pads sieht man häufig bei Bauteilen 
mit einem Pad exposed pad. Das wird von vielen Herstellern in den 
Datenblättern empfohlen, nicht nur bei Leistungs-ICs. Es scheint also 
nicht nur der besseren thermischen Ankopplung zu dienen, sondern auch 
beim Löten zu helfen. Auch der Footprint-Generator von z.B. Altium 
Designer erstellt bei entsprechenden Bauteilen Durchkontaktierungen 
unter den Pads. Diese Vorgehensweise scheint demnach nicht unüblich zu 
sein.

von Christian B. (luckyfu)


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Deine Beobachtung ist richtig, die Schlussfolgerung aber falsch.
Diese Pads im inneren des Ics dienen zumeisst der Kühlung. Deshalb sind 
die von Haus aus mit sogenannten Thermal Vias angebunden welche die 
Aufgabe haben, die Wärme möglichst effektiv abzuleiten. diese werden 
dann entweder auf der gegenüberliegenden Seite mit einem 
Spiegelbildlichen Pad verbunden auf welche ein Kühlkörper montiert wird 
oder, was häufiger der Fall ist, sie werden an Innenlagen angebunden um 
die entstehende Wärme zu verteilen.

Auch hierbei gibt es Empfehlungen, wie man die Paste ausführt, daß sie 
nach Möglichkeit nicht unkontrolliert in die Löcher abhaut. Bei mir 
sieht das z.B. so aus, wie im Anhang.

von Bürovorsteher (Gast)


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> Auch hierbei gibt es Empfehlungen, wie man die Paste ausführt, daß sie
> nach Möglichkeit nicht unkontrolliert in die Löcher abhaut.
Mit dieser Splittung soll lediglich verhindert werden, dass die Paste 
beim Drucken in den Vias verschwindet.
Was denkst du, was passiert, wenn das Lot aufschmilzt? Das verteilt sich 
gleichmäßig in alle Windrichtungen bis an die Ränder des Powerpads und 
bildet eine geschlossene Fläche.
Das Vorhandensein von Lunkern ist ein schwerer technologischer Mangel.

von Bürovorsteher (Gast)


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Ein weiterer Zweck der Einzellotkleckse ist der, dass die Zwischenräume 
zwischen ihnen beim Lötprozess vor dem Aufschmelzen Entgasungskanäle für 
das Flussmittel bilden (um Lunkerbildung) zu verhindern.

von Wühlhase (Gast)


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Außerdem entstehen dadurch Stege in der Schablone, die verhindern, daß 
der Rakel die Lötpaste in der Padmitte wieder mitnimmt. Ich hatte bei 
einem D2PAK neulich diese Stege vergessen...war doof beim Rakeln.


Aber ich hätte noch einen anderen Vorschlag: Wie wäre es mit einem 
kleinen Loch (ohne elektrischen Kontakt) unter der Photodiode?
Dann hätte man die Möglichkeit, mit einer Saugvorrichtung auf der 
Rückseite die Diode zu fixieren, kann sie dabei in Ruhe ausrichten und 
dann mit Heißluft und Paste anlöten. Und diesen Vorgang auch ein zweites 
Mal wiederholen (was ja gerade bei Prototypen durchaus wichtig ist).

von Klaus R. (klaus2)


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Wühlhase schrieb:
> kann sie dabei in Ruhe ausrichten und
> dann mit Heißluft und Paste anlöten

….wenn man die Zeit hat? Industriell klingt das nicht. :)

Klaus.

von Wühlhase (Gast)


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Klaus R. schrieb:
> Wühlhase schrieb:
>> kann sie dabei in Ruhe ausrichten und
>> dann mit Heißluft und Paste anlöten
>
> ….wenn man die Zeit hat? Industriell klingt das nicht. :)
>
> Klaus.


Bene schrieb:
> Die zu lötenden Stückzahlen sind klein, händisches Löten mittels
> Heißluft wäre möglich

von Gerald B. (gerald_b)


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Bene schrieb:
> Die Durchkontaktierungen unter den Pads sieht man häufig bei Bauteilen
> mit einem Pad exposed pad. Das wird von vielen Herstellern in den
> Datenblättern empfohlen, nicht nur bei Leistungs-ICs.

Hm, das Exposed Pad ist zwar zum Verlöten mit dem Unterboden, die 
Thermal Vias lege ich allerdings nicht mitten ins Exp.Pad, sondern drum 
herum. So sind sie durch den Lötstopp geschützt.
Genauso habe ich es auch bei Demo-Boards gesehen.

von hauspapa (Gast)


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Das betrachtete Bauteil hat eine Höhentoleranz von +/-0.2mm, 
Leiterplatten sind auch nicht ideal masshaltig. Meine Meinung: Minimale 
Lotmenge und gut. Es ist erstaunlich wie wenig Lot es braucht.

viel Erfolg
hauspapa

von D. C. (gnd)


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Bene schrieb:
> Aus Gründen der Anpassung an das vorgeschaltete optische System

Bei mir in der Firma gibt es eine ähnliches Produkt. Der Aufwand der 
hier getrieben wird ist gigantisch! Hochauflösende Kameras vermessen die 
Position des LED Dies und dann wird die LED Platine ausgerichtet.
Eine einfachere Lösung gibt es leider nicht für hohe Reproduzierbarkeit.

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