APA102 gehen beim Löten kaputt?

[Sebastian W. (wangnick)]

Liebe Leute,

ich möchte kleine Abschnitte von APA102-Streifen (5 Leds, 4 Leds, 1 Led) 
winklig verlöten. Dabei gehen mir die APA102s reihenweise kaputt. Anbei 
Foto eines Beispiels bei dem die Leuchtpunkte und CO noch funktionieren, 
DO aber "tot" ist (der Ausgang wackelt zwischen 4.0V in 4.6V im Takt von 
CO und gibt die unverbrauchten DI nicht weiter).

Was mache ich falsch? Im Foto ist DO unten rechts. Rechts seitlich 
scheint sich eine Blase gebildet zu haben und auf den Siliziumblock zu 
drücken. Die Streifen sind mehrere Jahre alt. Könnte in der 
transparenten Vergussmasse eingelagerte Feuchtigkeit beim Löten 
verdampft sein und den IC beschädigt haben? Soll ich vielleicht die 
Streifen doch besser vor dem Verlöten im Backofen trocknen -- das 
Datenblatt spricht von 12h bei 60°C bzw. 2h bei 120°C?

LG, Sebastian

[Johnny B. (johnnyb)]

Sebastian W. schrieb:
> Was mache ich falsch?

Schwierig zu sagen. Hast Du die Löttemperatur und Dauer vom Datenblatt 
eingehalten (siehe Bild)?

[Sebastian W. (wangnick)]

Johnny B. schrieb:
> Schwierig zu sagen. Hast Du die Löttemperatur und Dauer vom Datenblatt
> eingehalten (siehe Bild)?

Ich verlöte die APA102 selbst gar nicht. Ich zerschneide diese aus 
Flex-Streifen zusammengesetzten 5m-Rollen und verlöte die Streifen 
untereinander an den vorgesehenen Punkten. Allerdings leitet das Kupfer 
der Streifen die Wärme schon recht heftig in die APA102 hinein. Und das 
Löten dauert auch recht lange weil gerade auf der Rückseite der Streifen 
Kleberreste verdrängt werden müssen.

LG, Sebastian

[Εrnst B. (ernst)]

der TE will ja die Streifen verlöten, nicht die LEDs selber, korrekt?

Sebastian W. schrieb:
> ich möchte kleine Abschnitte [...] winklig verlöten

d.H. der Lötkolben ist "meilenweit" von den LEDs entfernt. Wie können 
die dann zu heiß werden?

Ist es evtl. ein ESD-Problem, Lötkolben geerdet?

[Sebastian W. (wangnick)]

Ein anderer Gedanke: Ich habe das Netzteil meines Konstrukts zuletzt 
kurzzeitig an einem Trenntrafo betrieben. Kann beim anschliessenden 
Löten (dabei aber vom Trenntrafo getrennt) noch irgendein 
Hochvoltpotential vagabundieren und über die Lötspitze die ICs 
zerstören?

LG, Sebastian

[Dieter (Gast)]

Sebastian W. schrieb:
> Und das Löten dauert auch recht lange weil gerade auf der Rückseite der
> Streifen Kleberreste verdrängt werden müssen.

Die macht man natürlich vorher sauber.

[Bernd G. (Gast)]

Die Lötdaten sind recht knackig toleriert. Das lässt sich nur mit der VP 
einhalten. Selbst damit muss man wohl noch äußerste Vorsicht walten 
lassen.

[Sebastian W. (wangnick)]

Εrnst B. schrieb:
> d.H. der Lötkolben ist "meilenweit" von den LEDs entfernt

Na ja, meilenweit? Rechts im ersten Bild sieht man die Lötpunkte gerade 
noch. Die APA102 ist 5mm*5mm, also wird der Abstand zwischen DO-Lötpunkt 
und APA102-Kontakt wohl auch so bei 5mm liegen. Ich habe aber eher GND 
im Verdacht, auch weil es da noch einen thermischen Pad auf der 
Unterseite zu geben scheint.

Εrnst B. schrieb:
> Ist es evtl. ein ESD-Problem, Lötkolben geerdet?

Ja. Nicht super niederohmig, aber ja.

LG, Sebastian

[Günni (Gast)]

Bei alten Germaniumtransistoren wie OC71 o.ä. wurde empfohlen, beim 
Löten der Drähte die Wärme in Richtung auf den Transistor mit einer 
Zange abzuleiten, damit die Lötwärme nicht über die Anschlussdrähte an 
den Halbleiter gelangen konnte. So ähnlich könnte man auch die 
Übertragung der Lötwärme über die Kupferanschlüsse vermeiden und - wenn 
der "Ableitblock" gut (und zum "richtigen" Potential) geerdet ist, auch 
noch Überspannungen ableiten.

[WF88 (Gast)]

Sebastian W. schrieb:
> weil gerade auf der Rückseite der Streifen Kleberreste verdrängt werden
> müssen

Schleifpapier wurde bereits erfunden ;)

[Sebastian W. (wangnick)]

Dieter schrieb:
> Die macht man natürlich vorher sauber.

WF88 schrieb:
> Schleifpapier wurde bereits erfunden ;)

Ok, zur Kenntnis genommen. Die Klebeschicht selbst habe ich natürlich 
entfernt. Es bleibt auf den Lötkontakten des Streifens allerdings so 
eine dünne Schicht Glibber zurück. Mal sehen ob Iso oder LR da hilft.

LG, Sebastian

[Wolfgang (Gast)]

Sebastian W. schrieb:
> Nicht super niederohmig, aber ja.

"super niederohmig" wäre ausgesprochen kontraproduktiv. Bei 
niederohmiger Erdung fließen hohe Entladungsströme, die man gerade nicht 
haben möchte. Ein Megaohm wäre da eher zielführend.

[WF88 (Gast)]

Sebastian W. schrieb:
> Dieter schrieb:
>> Die macht man natürlich vorher sauber.
>
> WF88 schrieb:
>> Schleifpapier wurde bereits erfunden ;)
>
> Ok, zur Kenntnis genommen. Die Klebeschicht selbst habe ich natürlich
> entfernt. Es bleibt auf den Lötkontakten des Streifens allerdings so
> eine dünne Schicht Glibber zurück. Mal sehen ob Iso oder LR da hilft.
> LG, Sebastian

Schleifpapirr.

[Sebastian W. (wangnick)]

Wolfgang schrieb:
> Ein Megaohm wäre da eher zielführend.

Ich messe ca. 9 Ohm. Die Lötstation ist eine billige chinesische 
Xytronic LF-1600 (z.B. 
https://de.rs-online.com/web/p/lotstationen/8003022) , der dazugehörige 
Lötkolben ist ein "Xytronic 108 ESD 32V/80W-C". Dann soll "ESD" wohl 
heissen, dass es mit diesem Lötkolben ESD-Probleme gibt?

LG, Sebastian

[Sebastian W. (wangnick)]

WF88 schrieb:
> Schleifpapirr.

Damit verteile ich den Glibber womöglich nur. Aber werde ich auch 
versuchen. Vielleicht auch den Glasfaserstift (kratz, kratz).

LG, Sebastian

[WF88 (Gast)]

Sebastian W. schrieb:
> WF88 schrieb:
>> Schleifpapirr.
>
> Damit verteile ich den Glibber womöglich nur. Aber werde ich auch
> versuchen. Vielleicht auch den Glasfaserstift (kratz, kratz).
> LG, Sebastian

Man schleift auch nicht immer nur in eine Richtung. Idealerweise 
Kreisbewegungen.

Oder mit dem Cuttermesser abziehen. Winkel 30-45 grad.

[Günni (Gast)]

Wolfgang schrieb:
> "super niederohmig" wäre ausgesprochen kontraproduktiv. Bei
> niederohmiger Erdung fließen hohe Entladungsströme, die man gerade nicht
> haben möchte. Ein Megaohm wäre da eher zielführend.

Idealerweise leitet man die bestehenden Ladungen hochohmig ab und macht 
dann die Verbindung niederohmig. Bei einer Aufladung durch Reibung der 
Kleidung, unpassende Socken in den Schuhen o.ä. verhindert ein 
Ableitwiderstand von 1 Megohm hohe Ströme nicht. Professionelle 
Arbeitsplätze haben eine Ableitmatte, auf der die Teile liegen, der 
Benutzer ist über ein Ableitarmband mit mit der Masse der Ableitplatte 
verbunden ist und durch ein Ableitband zwischen dem Inneren der Schuhe 
zur Sohle werden Ladungen an den ebenfalls leitend mit dem 
Massepotential verbundenen Fußbodenbelag abgeleitet. Das gilt für Labor- 
und Entwicklungsplätze. In der Fertigung wird noch mehr Aufwand 
getrieben. Aber welcher Bastler kann diesen Aufwand treiben? So muss man 
einen Weg finden, diesem Ideal möglichst nahe zu kommen.

[Sebastian W. (wangnick)]

Günni schrieb:
> So muss man
> einen Weg finden, diesem Ideal möglichst nahe zu kommen.

Mein Weg ist Holztisch und nicht zu niedrige Luftfeuchtigkeit. Aber in 
diesem Fall lag eine Cuttermatte zwischen Holztisch und dem Block mit 
Schreibpapier auf dem der Lötwinkel angezeichnet war, und die scheint 
sehr gut elektrisch zu isolieren -- mein UT61E zeigt über 3mm Matte 
keinen Widerstandswert. :(

LG, Sebastian

[Jens G. (jensig)]

Sebastian W. schrieb:
> ich möchte kleine Abschnitte von APA102-Streifen (5 Leds, 4 Leds, 1 Led)
> winklig verlöten. Dabei gehen mir die APA102s reihenweise kaputt. Anbei
> Foto eines Beispiels bei dem die Leuchtpunkte und CO noch funktionieren,
> DO aber "tot" ist (der Ausgang wackelt zwischen 4.0V in 4.6V im Takt von
> CO und gibt die unverbrauchten DI nicht weiter).

Schon mal getestet, ob die vor dem Zerschnibbeln auch wirklich 
funktionierten?

[Sebastian W. (wangnick)]

Jens G. schrieb:
> Schon mal getestet, ob die vor dem Zerschnibbeln auch wirklich
> funktionierten?

Ja, da waren alle soweit in Ordnung.

Ich habe jetzt die Cuttermatte entfernt und die Abschnitte Schritt für 
Schritt gereinigt, schnell verzinnt, abkühlen lassen, und dann schnell 
verlötet, und nach jedem Schritt getestet. Der soweit fertige Streifen 
hing am Labornetzteil, war also wie der Lötkolben geerdet. Dabei ist mir 
bisher keine weitere APA102 mehr kaputt gegangen.

Lag es jetzt an zulange brutzeln, ESD, oder am Trenntrafo? Keine Ahnung.

LG, Sebastian

[Harald A. (embedded)]

Wenn die auf einem Streifen waren ist davon auszugehen, dass es sich um 
eine APA102-Kopie handelt (SK…). Wenn man die Originale von APA kauft, 
sind die besser spezifiziert. Schon garnicht gilt das 
Original-Datenblatt mit dem Temperaturprofil für die Kopie. Jedenfalls 
habe ich schon beobachtet, dass diese Nachbau-LEDs oft in unzureichend 
hitzefesten Gehäusen untergebracht sind. Lötest Du unter eine Lupe? Man 
kann regelrecht beobachten, wie sich die Komponenten in der LED samt 
Bonddrähten verschieben, wenn man da mit einem Standard-Lötkolben 
rangeht. Das gilt auch schon für recht kurze Lötzeiten. Scheint so, als 
ob die mal gerade so einen Reflow-Vorgang aushalten.
Wesentlich besser sind die Gehäuse der APA102-2020, aber ich weiß nicht, 
ob Du die löten kannst. Jedenfalls kommt man da mit dem 
Standard-Lötkolben nicht weit. LED+PCB vorverzinnen + Heißluft geht ganz 
gut.

Edit: Sehe jetzt erst, dass Du die LED selbst nicht verlötest. 
Allerdings, wie Du schon sagst, kann die Hitze schon viel kaputt machen. 
Wenn Du von „brutzeln“ sprichst ist das schon mal schlecht.

[Peter D. (peda)]

Sebastian W. schrieb:
> DO aber "tot" ist (der Ausgang wackelt zwischen 4.0V in 4.6V im Takt von
> CO und gibt die unverbrauchten DI nicht weiter).

Da würde ich doch sehr stark einen ESD-Schaden vermuten.
Miß mal zwischen VCC und DO, da sollte nur die Substratdiode des P-FET 
zu messen sein (Diodenbereich).

Sebastian W. schrieb:
> Soll ich vielleicht die
> Streifen doch besser vor dem Verlöten im Backofen trocknen

Aber nicht in einem Küchenofen, der regelt zu grob. Eh die 
Zweipunktregelung abschaltet, ist schon alles verbrutzelt.

[Wf88 (Gast)]

> Aber nicht in einem Küchenofen, der regelt zu grob. Eh die
> Zweipunktregelung abschaltet, ist schon alles verbrutzelt.

Ich hab sowas schon mit einer Steingutschale mit Deckel gemacht, nachdem 
die Test-Platine im Backofen sich rasch "delaminiert" hat. Mit der 
Schale ging's dann Recht gut.

 Nur sollte man ein Gefühl für die thermische Verzögerung haben. Zuerst 
dauert es ewig bis warm, dann bleibt es ewig warm.
Testen schadet nicht.

[Gerald B. (gerald_b)]

Auch auf die Gefahr hin, jetzt einen Shitstorm loszutreten.
Versuche es mit verbleitem Lot. Das schmilzt bei rund 190°, damit 
bleibst du jenseits des kritischen Bereiches. Auch mangelnde 
Hitzebeständigkeit von Gehäusen, Blasenblidung von Vergussmassen usw. 
sind damit weitestgehend vom Tisch.
Mit den APAs habe ich noch keine Erfahrung, aber WS2812 habe ich schon 
direkt bestückt. Ebenso verschiedenste LEDs im 5630 und 3535 Gehäuse auf 
Alukernplatinen. Alukern löte ich sogar auf dem Cerranfeld.
Sogar die Osram Ostar LE RTDUW S2WN mit 4,68mm Kantenlänge und jeweils 4 
Pads pro Seite habe ich (mit mehreren Korrekturen) so bestückt bekommen. 
Mit Bleihaltigem Lot hat man wesenlich mehr Spielraum, was die 
Temperatur betrifft. Selbst wenn man da 20° Temperaturüberschwinger hat, 
ist man noch im grünen Bereich.

[Jörg W. (dl8dtl) (Moderator)]

Gerald B. schrieb:
> Auch auf die Gefahr hin, jetzt einen Shitstorm loszutreten.
> Versuche es mit verbleitem Lot.

Naja, besser noch für sowas wäre es, sich mal bismuthhaltiges Lot zu 
beschaffen. Das schmilzt halt noch deutlich niedriger.

Aber dann bitte keinesfalls auch noch Blei mit dazu! Sonst fallen die 
Dinger später schon durch die Eigenerwärmung runter. ;-)