SMD-solderen verwijst naar het proces van het solderen van oppervlaktegemonteerde elektronische componenten op printplaten. Naarmate elektronische apparaten en printplaten steeds kleiner worden, wordt het gebruik van SMD-solderen steeds belangrijker. SMD-componenten heeft een enorme vlucht genomen in circuitontwerp. De kleine afmetingen van SMD-componenten maken een veel hogere componentdichtheid op printplaten mogelijk en maken miniaturisatie van moderne elektronica mogelijk. Hun kleine formaat brengt echter ook unieke uitdagingen met zich mee voor assemblage en solderen. In deze handleiding bespreken we de belangrijkste gereedschappen en materialen, het stapsgewijze proces voor het correct solderen van SMD-componenten en het beheersen van SMD-soldeerbewerkingen.
Essentiële SMD-soldeergereedschap & Materialen
Voor het solderen van oppervlaktemontage-apparaten is speciaal gereedschap nodig om kleine componenten te kunnen verwerken en nauwkeurige soldeerverbindingen te kunnen maken. Hieronder staan enkele essentiële benodigdheden:
Soldeerbout – Een soldeerbout met een fijne punt en een vermogen van 15-30 W is ideaal voor SMD-werk. Punten vanaf 0.5 mm zijn geschikt. Temperatuurregeling helpt oververhitting te voorkomen.
Hetelucht soldeerpistool – Gebruik hete lucht om soldeer of soldeerpasta te smelten, uitgerust met verschillende pistoolpunten.
Vloeimiddel – Meestal harsoplossing of vloeimiddelpasta. Pen- of naaldvormige applicators zorgen voor een betere controle over de gebruikte hoeveelheid.
Reinigingsmiddel – PCB-reiniger of isopropylalcohol, meestal in combinatie met een borstel of wattenstaafjes, wordt gebruikt om resterende flux te verwijderen.
Soldeerpasta – Soldeerpasta bestaat uit een mengsel van soldeerpoeder en vloeimiddel. Hiermee kan soldeer nauwkeurig op SMD-pads worden aangebracht voordat componenten worden geplaatst.
Microscoop – Een stereomicroscoop of vergrootglas zijn onmisbaar voor het inspecteren van kleine soldeerverbindingen en de plaatsing van componenten. Een microscoop met een vergroting van 20x tot 40x is gebruikelijk.
Pincet – Pincetten met een fijne punt maken nauwkeurige hantering en plaatsing van SMD-componenten mogelijk, zelfs van 0201 of 01005 (0.25 mm x 0.125 mm). Een antistatische pincet heeft de voorkeur.
Soldeerhulpjes – Hulphandjes met vergrootglazen maken het mogelijk om PCB’s tijdens het solderen handsfree onder een microscoop te positioneren.
Sjabloon – PCB-stencils Zijn dunne metalen platen die met een laser zijn gesneden met een patroon van openingen dat overeenkomt met de lay-out van de soldeerpads op de PCB. Om soldeerpasta aan te brengen, wordt de stencil uitgelijnd met de PCB en wordt de pasta via de openingen van de stencil op de pads gezeefd. Het gebruik van een stencil maakt nauwkeurig en efficiënt aanbrengen van soldeerpasta mogelijk vóór het plaatsen van de SMD-componenten.
Mallen – Mallen helpen bij het positioneren van printplaten in een hoek, waardoor de zichtbaarheid en toegang tot de soldeerpunten onder componenten tijdens handmatig solderen wordt verbeterd.
Soldeerzuiger/desoldeergereedschap – Speciaal vacuümgereedschap wordt gebruikt om soldeerpunten te verwijderen of opnieuw te bewerken en om componenten te desolderen voor reparatiewerkzaamheden.
Soldeerlont (ontsoldeerlint) – Een gevlochten koperdraad met toegevoegde vloeimiddel, gebruikt om overtollig soldeer te verwijderen.
Keuze van SMD-soldeergereedschap: een handige overzichtstabel
Voordat je begint met SMD-solderen, is het handig om te weten welk gereedschap het meest geschikt is voor het type component dat je gaat bewerken. Dit zorgt voor een soepel proces. Hieronder vind je een eenvoudige en snelle aanbevelingstabel:
| Component Type | Aanbevolen tool | Waarom | Moeilijkheidsgraad |
| Chipcomponenten | Soldeerbout | Zichtbare pads en gemakkelijk toegankelijk | Erg gemakkelijk |
| SEC | Soldeerbout | Gemakkelijk contact te maken met meeuwvleugeldraden met de ijzeren punt | Eenvoudig |
| QFP | Soldeerbout of heteluchtpistool | Fijne-pitch leads | Medium |
| QFN | Heteluchtpistool (bij voorkeur) | De kussentjes bevinden zich onder de verpakking. | Hard |
| BGA | Heteluchtpistool (vereist) | Volledig verborgen soldeerverbindingen | Heel moeilijk |
SMD solderen: een professionele stapsgewijze handleiding
Maak de printplaat grondig schoon om eventueel aanwezig vuil of oxidatie te verwijderen. Vervolgens kunt u beginnen met SMD-solderen met een soldeerbout of heteluchtsoldeerpistool.
SMD solderen met soldeerbout: QFP14×14-G80 Voorbeeld
Stap 1: VoorbereidendTinning en componentplaatsing
- Breng een kleine hoeveelheid soldeer aan op het referentiepad van de printplaat.
- Plaats de QFP14×14-G80 op de pads. Eén hoek wordt vastgezet op de voorgesoldeerde pad.
- Lijn de QFP-aansluitingen zorgvuldig uit met de contactpunten op de printplaat.
- Raak het voorgesoldeerde contactvlak en de bijbehorende draad kort aan met de soldeerbout om de chip vast te zetten.
Tips: De chip is nu stevig bevestigd. De oriëntatie kan indien nodig nog iets worden aangepast (±2°).
Stap 2: Bevestig de tegenoverliggende hoekleidingen
- Soldeer de aansluitingen diagonaal tegenover de oorspronkelijke hoek, zodat de chip stevig op de printplaat vastzit.
Tips: Controleer visueel alle aansluitingen en soldeerpunten. Als ze niet correct zijn uitgelijnd, moeten ze worden bijgesteld en opnieuw gesoldeerd.
Stap 3: Opbouwsolderen
- Breng soldeer aan op één kant van de chip.
- Laat het smelten en alle contactpunten aan die kant bedekken.
Tip: De draden zullen op dit punt waarschijnlijk te kort voor elkaar staan. De volgende stap zal dit verhelpen.
Stap 4: Overtollig soldeer verwijderen
- Kantel de printplaat iets. Gebruik de soldeerbout om de soldeer op de aansluitingen aan de stroomzijde te verhitten.
- Trek het soldeer in de richting van de aansluitingen. Hierdoor wordt overtollig soldeer verwijderd en ontstaan er gelijkmatige tussenruimtes tussen de aansluitingen.
- Gebruik de soldeerlont om eventuele soldeerverbindingen tussen de laatste paar aansluitingen te verwijderen.
Tips: Overtollig soldeer zal door de zwaartekracht vanzelf van de contactpunten loskomen. Gebruik indien nodig een kleine hoeveelheid harsflux op de contactpunten om de soldeer beter te laten vloeien. Dit helpt ook om het verwijderen van soldeer efficiënter te maken. Houd de soldeerbout niet te lang in contact met de contactpunten.
Stap 5: Herhaal dit voor alle zijden.
- Herhaal dit proces voor elke kant van de chip.
- Controleer na het solderen aan alle kanten elke draad om er zeker van te zijn dat alles goed gesoldeerd is.
SMD-solderen with Warm Air Souder worden Gun
Stap 1: Inspectie vóór het solderen
Controleer de PCB-pads op voldoende soldeerpunten. Als de hoeveelheid soldeer onvoldoende is, breng dan een kleine hoeveelheid soldeer aan op de pads met een soldeerbout. Als er geen soldeerpunt is, breng dan soldeerpasta aan op de pads met behulp van het PCB-sjabloon.
Stap 2: Vloeimiddel aanbrengen
Breng vloeimiddel aan op zowel de componentpennen als de pads om te zorgen voor voldoende bevochtiging tijdens het reflowproces.
Stap 3: Componentplaatsing
Gebruik een pincet om het SMD-component nauwkeurig op de PCB-pads te positioneren. Zorg ervoor dat de draden goed uitgelijnd zijn met de pads.
Stap 4: Voorverwarmen
Verwarm vóór het solderen de omgeving van het onderdeel voorzichtig met het heteluchtpistool. Dit voorkomt thermische schokken en zorgt voor een gelijkmatige verwarming.
Stap 5: reflow Soldeerproces:
Behandel het component gelijkmatig met hete lucht totdat het soldeer smelt en weer vloeit. Bij kleine SMD-componenten helpt oppervlaktespanning het component automatisch in de juiste positie te positioneren. Let bij het werken met QFP-componenten op de uitlijning van de pinnen tijdens het verwarmen. Het is aan te raden om eerst één rij pinnen te solderen, de uitlijning te controleren en vervolgens de andere rijen te solderen.
Stap 6: Laatste inspectie & Schoonmaak
Controleer na het solderen op mogelijke defecten. Reinig de printplaat met isopropylalcohol en een borstel of wattenstaafjes om eventuele resten flux te verwijderen.
Tips om te volgen tijdens het soldeerproces
- Gebruik de laagst mogelijke effectieve soldeerbouttemperatuur om schade aan gevoelige componenten te voorkomen.
- Houd de soldeerpunt schoon tussen de verbindingen door, zodat de warmteoverdracht naar de verbinding optimaal is.
- Breng net genoeg soldeer aan om een goede fillet op elke verbinding te vormen. Onvoldoende of overtollig soldeer kan leiden tot onbetrouwbare verbindingen.
- Controleer de vloei en bevochtiging van het soldeer en breng indien nodig opnieuw vloeimiddel of voorvertinde pads aan.
- Zorg dat u de printplaat niet aanraakt of ergens tegenaan stoot totdat alle soldeerpunten zijn afgekoeld en uitgehard.
- Voer indien mogelijk een visuele inspectie uit onder componenten zoals BGA's en QFN's.
- Maak ESD preventieve maatregelen zoals aardingspolsbandjes en matten.
- Werk systematisch van het midden naar de buitenkant, of van kleine naar grote onderdelen.
- Zorg ervoor dat de pads koel blijven door te voorkomen dat ze langdurig op één plek worden verhit. Zo voorkomt u dat de pads loskomen of dat de printplaat beschadigd raakt.
Veelvoorkomende soldeerfouten: oorzaken en preventie
Ondanks het gebruik van de juiste processen kunnen er nog steeds soldeerfouten bij SMD-componenten optreden. Het is belangrijk om te begrijpen wat de oorzaak hiervan is en hoe je ze op de juiste manier kunt voorkomen.
| Defect | Oorzaken | Voorkomen |
| Koude soldeerverbinding | – De temperatuur van de soldeerbout was te laag of de soldeertijd was te kort. – Soldeer verwijderd voordat het volledig gesmolten was | – Zorg voor een geschikte temperatuur van de soldeerbout (hoger voor loodvrij soldeer). – Smelt het soldeer volledig om de aansluitingen en contactpunten te bevochtigen voordat u de soldeerbout verwijdert. |
| Soldeer brug | – Te veel soldeer – Grote ijzeren punt of onstabiele werking | – Gebruik soldeerlont of een soldeerafzuiger om overtollig soldeer te verwijderen. – Gebruik een fijnere soldeerpunt en controleer de hoeveelheid soldeer. |
| Foutieve uitlijning van componenten | – Onderdeel niet vastgezet tijdens het solderen – Door de beweging van het ijzer ontstond een verschuiving. | – Gebruik een pincet om het onderdeel vast te houden tijdens het solderen. |
| Hefkussen | – Te hoge temperatuur van het strijkijzer of langdurige verhitting – Te veel druk | – Regel de temperatuur van het strijkijzer – Oefen minimale druk uit tijdens het solderen. |
| ESD-schade | – Geen ESD-voorzorgsmaatregelen | – Gebruik een ESD-polsbandje en een antistatische mat, en een antistatische pincet voor gevoelige apparaten. |
Hoe kun je SMD-soldeerwerk opnieuw uitvoeren?
Het opnieuw solderen van oppervlaktemontage-apparaten is een delicaat proces, maar een essentiële vaardigheid voor PCB-reparatie en modificatie. Hoewel grote zorgvuldigheid geboden is, is het mogelijk om SMD-componenten succesvol te desolderen en te vervangen zonder de printplaat te beschadigen. Vervolgens leggen we uit hoe je SMD-soldeerwerk kunt uitvoeren met behulp van een heteluchtsoldeerbout en een soldeerbout.
Desolderen met net zoouder worden Iron
Breng vloeimiddel aan op de componentpennen en kies een geschikte soldeerboutpunt met een temperatuur van 200-400 °C. Verwarm de pennen om het soldeer te smelten en verwijder de componenten met een pincet. De procedure verschilt enigszins per componenttype. Hieronder volgen de specifieke details.
SMD-componenten met twee aansluitingen – Begin met het aanbrengen van soldeer op één uiteinde en verwarm dit met de soldeerbout. Verwarm, terwijl het soldeer smelt, snel het andere uiteinde. Wanneer beide uiteinden gesmolten zijn, verwijder je het onderdeel met een pincet. Je kunt twee soldeerbouten gebruiken om beide uiteinden tegelijkertijd te verwarmen.
Dual In-line Package (DIP) IC's – Breng vloeimiddel aan op de pinnen en stapel vervolgens soldeer op langs één rij. Beweeg de soldeerbout langs de rij pinnen om het soldeer te smelten. Steek een pincet tussen de IC en de pads aan de gesmolten kant en til deze op om de pinnen te scheiden. Verwijder overtollig soldeer met een soldeerbout of soldeerlont. Herhaal de handeling aan de andere kant om het onderdeel grondig te verwijderen.
Quad Flat Package (QFP) IC's – Breng vloeimiddel aan op de pinnen en de soldeerlont. Plaats de soldeerlont over de rij pinnen en verwarm deze met een soldeerbout. Plaats een dunne, niet-bevochtigbare stalen shim tussen de pinnen en de soldeerpunten om ze op te tillen. Herhaal dit voor alle kanten totdat de chip los is.
Desolderen met a Heteluchtpistool
Chipcomponenten – Breng eerst soldeerflux aan op de soldeerpunten van het component. Plaats het heteluchtpistool op ongeveer 0.5 cm afstand van het component. Beweeg het heteluchtpistool heen en weer om ervoor te zorgen dat het component gelijkmatig opwarmt, terwijl u controleert of het soldeer smelt. Zodra het soldeer gesmolten is, tilt u het component snel met een pincet verticaal op.
IC-componenten – Breng eerst hittebestendige tape aan rond het te verwijderen IC-component om te voorkomen dat het heteluchtpistool aangrenzende componenten beschadigt. De positionering van het heteluchtpistool is in principe hetzelfde als bij het verwijderen van chipcomponenten. Zodra de soldeerverbindingen gesmolten zijn, gebruikt u een vacuümdesoldeerpen om het component verticaal op te tillen.
Conclusie
SMD-solderen kan in het begin lastig lijken vanwege het werken met belachelijk kleine componenten en verbindingen. Maar met wat oefening, het juiste gereedschap en een degelijke techniek kun je componenten van vrijwel elk formaat succesvol solderen. Nu componenten voor opbouwmontage steeds kleiner worden en printplaten steeds dichter op elkaar zitten, wordt het leren solderen van SMD-soldeervaardigheden een must voor alle PCB-beginners en elektronicahobbyisten.
Veelgestelde vragen
- Wat is SMD in de soldeertechniek?
Het staat voor Surface Mount Device (SMD), componenten die op kleine contactvlakken worden geplaatst en daarop worden gesoldeerd.
- SMD versus SMT: Wat is het verschil?
SMD (Surface Mount Device) is een component dat is ontworpen om direct op het oppervlak van de printplaat te worden gemonteerd. SMT (Surface Mount Technology) verwijst naar een proces waarbij de componenten op de printplaat worden gemonteerd.
In het kort:
SMD = de componenten
SMT = het proces dat gebruikt wordt om ze te assembleren
- Is SMD-solderen moeilijk?
De meeste SMD-componenten zijn relatief eenvoudig te solderen. Bij sommige componenten zijn de pinnen echter moeilijk bereikbaar. In dat geval kunt u het beste een heteluchtpistool of een heteluchtsoldeerstation gebruiken voor het solderen van SMD-componenten.
- Heb ik soldeerflux nodig voor SMD-componenten?
Ja, het is absoluut essentieel. Flux speelt een belangrijke rol bij SMD-solderen. Het helpt oxidatie van de soldeerpunten en componentaansluitingen te verwijderen en verbetert de hechting van het soldeer.
