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芯航线FPGA开发板焊接调试记录
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焊接调试记录 今天,来开帖子讲讲芯航线FPGA开发板的焊接调试过程。芯航线FPGA开发板上包含了0603封装的电阻电容、扁平封装的SDRAM、SRAM存储器、BGA封装的FPGA芯片以及大量的通孔接插件,焊接起来,综合性还是较强的。尤其是BGA封装的FPGA焊接,更是有一定难度。因此对焊接调试样机提出了较高的要求。 调试样板,和批量焊接不一样,批量焊接一般遵循由小到大的原则,即先焊接体积小的器件,如电阻电容二极管,再焊接体积较大的电解电容和芯片。样板调试需要按照整个板子
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的重要性,从最重要的部分焊起,因为最终要的部分直接决定了整个板子的成败。而在对于一个威廉希尔官方网站 板,个人认为最重要的部分首先应该是
电源
,只有电源工作正常了,其他威廉希尔官方网站 才有继续焊接下去的必要。因此这里,我也首先焊接板子的电源部分。 板子上使用一颗开关电源芯片MP2359来提供3.3V的电压,使用AMS1117来得到2.5V和1.2V。这里,首先焊接MP2359,焊机我并没有采用常规的烙铁加焊的方式,而是使用锡浆先涂抹焊盘,然后将MP2359放上去,使用风枪,380°温度,接最小风口加热大约5秒即可,焊接出来的焊点光滑平整,可以媲美SMT工艺。如下所示:涂锡浆
焊接好的样子:
可以看到,焊点平整均匀。 这里,电感和铝电解电容我都使用了这样的焊接方式,这种方式其实就是从一定程度上模拟回流焊的过程,通过这种方式焊接出来的威廉希尔官方网站 板整齐美观,不会出现焊点形状难看,大小不一的情况,以下为整个电源部分焊接完成的样子(两个AMS1117芯片是用手焊的,所以比较难看):
由于在这最终版出来之前,已经有过两版调试版了,所以整个焊接过程经验十足,没有遇到困难,这里也就不放出电压表的测量结果了。 整个板子,除了电源,就是FPGA芯片了,当电源焊接OK以后,再配上几个配置用电阻,即可满足FPGA工作的必要条件。因此,接下来的工作,就是焊接FPGA芯片了。芯航线开发板上,使用的是EP4CE10F17C8的FPGA芯片,该芯片是256脚的BGA封装。因此,不得不面对BGA封装芯片的焊接问题。幸好,小梅哥有两年的
手机
维修经验,因此BGA芯片焊接基本不存在压力。 这里,为了保证焊接的质量,我首先对FPGA芯片用助焊剂材料进行处理,以保证其良好的焊接性。用过松香,也用过专用焊膏,个人觉得,还是松香的效果最好,虽然清洗起来比较麻烦,但是调试样机嘛,最重要的是保证焊接效果,因此直接使用松香为助焊剂。如下图,将几块小块的松香置于芯片上,然后使用热风枪以280度,最小风量吹松香,让松香和锡球均熔化,这样,锡球就会浸润在松香中。焊接的时候,会比容易。
放上松香碎末
使用热风枪加热,使松香熔化,将锡球浸润在松香中 为了保证焊接的时候有非常良好的接触这里,我先对
PCB
板上的焊盘进行了上锡操作。虽然上锡之后焊盘不再平整,不利于芯片的准确摆放,但是为了焊接的可靠,这里还是选择了上锡,毕竟BGA芯片一次焊接失败,后面要再焊接就得植球,就麻烦了。给BGA焊盘上锡还是比较简单的。直接使用电烙铁蘸上松香,再带着锡球在板子上轻轻的走一遍,基本就搞定了。
给焊盘上锡。上锡完成后,先用热风枪,风力3挡,200度温度吹PCB的焊盘10秒钟左右,以对PCB板进行预热,预热后。使用镊子夹取芯片,摆放元器件,这里,丝印层上有芯片的安装框,将芯片正好放在框内即可。摆放正确的芯片如下图所示:
接着就可以使用热风枪来进行吹焊了,焊接分为预热与加热两个阶段,预热时,使用热风枪,280度温度,风力3挡,环绕FPGA芯片四边吹,大约吹20秒左右,如下图所示:
环绕芯片四周吹,预热芯片 然后,就可以将风枪挂在支架上,开始使劲儿吹了,这时候的风力为6挡,温度为365度,这个温度是我多次试验出来的,低了吹不化,高了没必要,吹4分钟左右,可以看到芯片有明显的下沉,用镊子轻轻触碰一下芯片,芯片能够在镊子移走后自动归位,即表明焊接OK。如下图所示:
热风枪温度(这个二合一的热风拆焊台个人总感觉温度不够,以前用过一台320度都能搞定,这台非得调到365)
焊接完成后,整个板子会比较脏,到处都是松香,所以必须对板子进行清洗,清洗的需要使用专用的洗涤液,这里我使用洗板水。虽然用酒精也能清洗,但是效果总不好,洗板水效果强劲,能够将板子洗的很干净。不过,洗板水有毒,希望大家以后在使用的时候注意保护自己。洗涤一定要用脱脂棉蘸洗板水清洗,用刷子基本是洗不干净的。以下为洗版时拍的一张图:
秀一下焊接前后芯片的样子对比:
焊接前
焊接后 不可避免的,我们看到芯片引脚上有松香的印子,但是这并不影响芯片的正常工作,通过这样的焊接,芯片基本都焊接稳定了。
接着,焊接SDRAM和SRAM,这里,我使用拖焊的方式,即先将芯片固定在板子上,然后在引脚上涂锡,接着用烙铁进行拖锡,即可实现非常稳定漂亮的焊接,焊完的效果如下图所示:
怎么样,是不是蛮像SMT贴出来的,挺规范挺漂亮吧。 当SRAM和SDRAM都已经焊接完成后,为了支持基本测试,还将板子上的CH340威廉希尔官方网站 焊接OK。因为之前使用nios ii软核设计了一个存储器测试工程,上电即可对SRAM、SDRAM威廉希尔官方网站 进行测试,并将测试结果通过串口发送出来。测试时,只需要将开发板和电脑用USB Mini数据线进行连接,按下复位键,系统即可对SRAM和SDRAM自动进行测试并打印结果。下图为测试通过时串口上打印的数据结果:
可以看到,系统对SRAM的地址总线、数据总线、字节读写、半字读写以及每一位都进行了测试,测试通过,则打印SRAM is Okay的信息,若测试异常,则会报告错误地址或数据线位。SRAM测试完成后,就对SDRAM进行测试,这里分别对SDRAM的地址总线、数据总线、字节读写、半字读写进行了测试,由于SDRAM容量很大,测试其每一位非常耗时间,为了快速测试,因此略去了该功能。可以看到,测试通过,也会打印SDRAM is Okay的信息。若测试异常,则会报告错误地址或数据线位。
OK,整个板子的焊接就到这里,至于其他的部分接插件的焊接,这里就不展示了,总之,整个过程相对来说很顺利,也是因为之前就有两次样板焊接的经验基础吧。不得不说,焊接既是个技术活,也是个体力活,整个板子焊下来大约4个小时左右吧。
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(2)
杨秀珍
2019-1-17 08:18:04
好帖Mark一下
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张莹
2019-1-17 08:26:17
楼主你的PCB做了几层~花了多少钱啊
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