Мастеркласс: Пайка корпуса SOT-23 (SMD) в выводные монтажные отверстия (вариант решения)

Корпус SOT-23 (Micro3), с тремя короткими выводами, обычно используется для транзисторов. Его размеры: 3 х 1,75 х 1,3 мм. (вот такая «микроба»!) Предназначен только для поверхностного монтажа (SMD).

Но иногда бывает так, что радиоэлемент с требуемыми характеристиками — присутствует только в корпусе SOT-23, по технологическим причинам. Например: требуется чувствительный МОП-транзистор, управляемый низкими напряжениями (т.н. «logic-level»), с низким сопротивлением и большим пропускаемым током в открытом состоянии (используются для цифровых ключей, в импульсной электронике).

1. Отремонтировать существующую схему, заменив транзистор в корпусе «с выводами» (TO-92?) его доступным (лучшим) аналогом;
2. Или вы моделируете схему на макетной плате («breadboard» или «с монтажными отверстиями под пайку»);
3. Или вы неопытный радиолюбитель и лепите на соплях (объёмным монтажом) некий каскад, который не был предусмотрен схемой ранее… а плата уже разведена и распаяна? /* мой случай, впоследствии сподвигший написать этот мастеркласс */

Итак, случаи бывают разные… Но выход один: требуется запаять миниатюрный SOT-23, без выводов, в монтажные отверстия, размеры которого сравнимы со всем корпусом SOT-23 (например, расстояние между отверстиями макетной платы составляет 2,54 мм).

Замечу ещё, что МОП-транзисторы очень боятся статического электричества (см. «шапочка из фольги»), особенно низковольтные и миниатюрные модели (у них малая ёмкость Затвора, и меньше порог пробоя/«Breakdown Voltage»)! Примечание: В корпусах типа SOT-23 также встречаются «диодные сборки» и «биполярные транзисторы» — но с ними гораздо проще, в плане статического электричества: менее чувствительные. (с) М.И.Горлов — «Статическое электричество и полупроводниковая электроника»

По datasheet на МОП-транзисторы (у разных моделей — примерно одинаковое соотношение): Idss (Drain-to-Source Leakage Current) > 1000*Igss (Gate-to-Source Forward Leakage) где Idss = 1..100мкА, Igss = 1..100нА. Поэтому убить МОП-транзистор, грубо обращаясь с его «Затвором» — в 1000 раз проще, чем лапая его за «Сток/Исток»! Нежный у него Затвор…

Вывод: Значит, припаивать вывод Затвора/Gate у полевого транзистора — нужно в самую последнюю очередь, когда его Сток/Drain и Исток/Source уже будут подпаяны, и потенциалы транзистора-платы-человека уже будут уравнены. А до этого, дотрагиваться до Затвора вообще нельзя!

А вот на вопрос: «Что следует паять раньше: Сток/Drain или Исток/Source?» — ответить гораздо сложнее…

Вопрос: Зарядом какого знака чаще всего электризуется тело человека? Ответ: Разным! «Статическое электричество широко распространено в обыденной жизни. Если, например, на полу лежит ковер из шерсти, то при трении об него человеческое тело может получить электрический заряд минус, а ковер получит заряд плюс. Другим примером может служить электризация пластиковой расчески, которая после причесывания получает минус заряд, а волосы получают плюс заряд. » (с) Википедия / статья «Статическое электричество»

1. В N-канальных МОП он пропускает положительный заряд в направлении: Исток/Source -> Сток/Drain.
2. В P-канальных МОП он пропускает положительный заряд в направлении: Сток/Drain -> Исток/Source.
3. Но отрицательный заряд в N-канальных МОП он пропускает уже в обратном направлении: Сток/Drain -> Исток/Source.
4. B отрицательный заряд в P-канальных МОП он пропускает также в обратном направлении: Исток/Source -> Сток/Drain.

Поэтому, не важно что паять раньше (Сток/Drain или Исток/Source)! Важно придерживаться, при этом, некоторых правил… Но, для себя, я всё-таки решил: первым всегда паять Исток/Source, потому что к нему подключена Подложка — основа МОП-транзистора. (не могу обосновать, чем это эффективнее)

Значит, первым делом, снимите с себя всю одежду и обернитесь в рубище из 100% х/б-ткани, а лучше — рулоном кухонной фольги (как космонавты). Затем, одеваем шапочку из фольги (лучше «антистатический браслет») и заземляемся за батарею (если таковые есть)… Если нет — то заземляемся за трубопровод (шутка).

Готовим три отрезка монтажного провода достаточной длинны (я предпочитаю МГТФ) — это будут «выводы» к нашему SOT-23 корпусу.

(Примечание: фотки кликабельны и ведут на полноразмерное изображение. )

Зачищаем их с обеих сторон: со стороны припаиваемой к корпусу SOT-23 — зачистить совсем чуть-чуть, буквально на миллиметр.

Если данный элемент будет использоваться в макетной плате типа «breadboard» (предназначенные для DIP-компонентов, позволяющие устанавливать их без пайки) — то с другой стороны, на провода следует сразу напаять жёсткие штырьки (рекомендую использовать контакты из планки «Межплатного штыревого соединителя ZL2019»: длиной 19мм).

Замыкаем концы этих отрезков между собой, со стороны которая впаивается в плату, и фиксируем крокодильчиком. (потенциалы уравнены!)

Берём тонким пинцетом (не руками), выковыриваем из пластиковой ленты, корпус SOT-23. И зажимаем его в «третьей руке», следующим образом:

На паяльник одеваем «игольчатое жало», предназначенное для пайки нежных (нетеплоёмких) корпусов SMD — это штатное жало в большинстве паяльных станций, которым я никогда не пользовался с момента покупки своего Lukey (ибо оно неудобное, неэффективное для всех других видов пайки), но вот тут впервые понадобилось…

Подготовка завершена.

На паяльной станции устанавливаем небольшую температуру — определять экспериментально, чтобы только припой паялся (на моём Lukey было 330 градусов, но это ничего не значит для вас, ибо они не калиброваны).

Проводочек в левую руку, паяльник в правую — и далее, как обычно… Пользуйтесь флюсом. Я паял обычным свинцовым припоем («ПОС-63/37») и флюсом «К-565» (безотмывочным) — здесь особые технологические зверства не нужны. Главное, не перегревайте контакты SOT-23! Контакт паяльника с распаем: до 3сек, затем отводите, дайте остыть — если не пропаялось, то опять флюсуем и греем, повторяем… Важно, подпаивать выводные провода: укладывая их параллельно, пучком.

Порядок припаивания выводов: сначала Исток/Source, затем Сток/Drain, наконец Затвор/Gate.(Напомню: другие концы этих проводков, в этот момент, замкнуты между собой крокодильчиком.)

При этом, сам корпус SOT-23 руками не трогаем — контачим только проводами и паяльником! Если нужно поправить положение корпуса в зажиме — работаем пинцетом. А вот за другие металлизированные предметы на рабочем столе — хвататься голыми руками можно и нужно, для уравнивания их зарядов между собой, почаще, причём лучше одновременно за всё: за держатель «третью руку», за дорожки целевой платы-макетки, за жало паяльника (за последний, впрочем, «на ваш страх и риск» ;).

• Монтаж «выводного корпуса SOT-23» в целевую плату — также рекомендую осуществлять в порядке: сначала подключать/подпаивать Исток/Source, затем Сток/Drain, наконец Затвор/Gate.
• Прикрепляя очередной контакт к плате (пайкой или вставляя в разъём, не важно) — беритесь за его оголённый [зачищенный] конец, при этом также, держа пучок оставшихся выводов в [другой] руке. Это гарантирует отсутствие напряжений между электродами МОП-транзистора, и его выживаемость, при монтаже.
• А всё другое время — держите выводы МОП-транзистора замкнутыми между собой в пучок (все приличные фирмы так и продают/пакуют свои МОП-транзисторы: приклеенными на проводящую фольгированную ленту).

Можно (рекомендую) на кончик проводов с транзистором насадить термоусадку — чтобы заизолировать и увеличить прочность конструкции (потому что, провода дёргать никак нельзя — они держатся очень слабо и на нежных выводах SOT-23). Только перед этим, обязательно, впаяйте транзистор в целевую плату, или промаркируйте проводочки каким-то образом: где там Исток/Source, Сток/Drain и Затвор/Gate? (А то иначе, потом не разберётесь как его в схему тулить.)

Замечу однако, что данный приём (монтаж корпуса SOT-23 на висящих проводках) нарушает режим теплообмена транзистора: предназначенного быть припаянным к телу печатной платы, и отдавать ей тепло непосредственно. Будучи висящим на проводках, а особенно спелёнатый в термоусадку — транзистор будет перегреваться! Поэтому рассчитывайте на режим пропускаемого через него тока: не более 1/10 от номинального по datasheet (такова жизнь)…

Цель достигнута! Всем, спасибо. Пожалуйста, критикуйте и дополняйте своим опытом.

Новичкам рекомендую также посмотреть другие распространённые технологии/приёмы ремонта электронных плат:

• Breakout board (врезка) — маленькая печатная плата, реализующая ограниченные и специфические функции (как правило, несущая малое число электронных компонентов), и подключённая к основной плате монтажными проводами, разъёмным или паянным соединением.
• «Мёртвый жук» (Dead-Bug Style) — в радиолюбительских конструкциях, это способ ремонта или сборки навесным монтажом, при котором Микросхемы (и другие электронные компоненты) прикрепляют, в свободном месте, к печатной плате вверх выводами, и соединяют их затем гибкими монтажными проводками с узлами целевой схемы. Такой стиль монтажа на жаргоне радиолюбителей называется «мёртвый жук» («Dead-Bug»).

• Навесной монтаж (Point-to-point construction) — этот ручной метод сборки электронных схем был распространён в прошлом веке (до 50—60-х годов), до эры широкого распространения печатных плат (PCB) и появления технологий автоматизированной сборки схем (специальными станками-роботами). Тем не менее, этот метод ещё используется и в современное время, в некоторых электронных схемах — для монтажа крупногабаритных компонентов: Электронных Ламп (в звуковых усилителях), Дросселей и Трансформаторов (в мощных источниках питания), Электромоторов (в робототехнике) и т.п.
• Технология монтажа в отверстия (Through Hole Technology, THT), также называемая «штырьковым монтажом» — является родоначальником подавляющего большинства современных технологических процессов сборки электронных модулей. В настоящее время технология монтажа в отверстия уступает свои позиции более прогрессивной технологии поверхностного монтажа, в особенности там, где требуется высокая технологичность, миниатюризация изделий и хорошие слабосигнальные характеристики. Но тем не менее, есть области электроники, где технология монтажа в отверстия по сей день является доминирующей: силовые устройства, блоки питания, высоковольтные схемы мониторов и других устройств, а также области, в которых из-за повышенных требований к надежности большую роль играют традиции, доверие проверенному, например, авионика, автоматика АЭС и т.п.
• Поверхностный монтаж (Surface-mount technology, SMD) — Современная прогрессивная технология сборки электронных схем на печатных платах, которая позволила на порядки миниатюризировать размеры электронных компонент и увеличить плотность монтажа («SMD-компоненты» имеют свои формфакторы, отличные по форме и размеру от «выводных компонентов»), а также широко использовать станки-роботы для автоматизированной сборки таких схем.
• Макетная плата («Breadboard» или «Protoboard») — универсальная печатная плата для сборки и моделирования прототипов электронных устройств. Макетные платы подразделяются на два типа: для монтажа посредством пайки и без таковой (последние, имеют отверстия с подпружиненными контактами, гальванически соединённые между собой группами, в которые вставляются и самофиксируются ножки выводных элементов).

, , , ,

• +1
• 01 сентября 2013, 05:31

20мм и ацетон (или другая смывка)

Да уж… Говорят, краткость — сестра таланта. Но, видимо, есть еще отдельный талант на длинность.

Я совсем недавно решал точно такую-же проблемку. Отрезал кусок макетки так, чтобы там осталось 2 параллельных дороги и одна к ним перпендикулярная. Влепил туда транзистор и 3 провода. Стремновато, но на все ушло пара минут.

Это стоит на порядок дороже.

А вот разобраться с поведением и ограничениями автоматики и заставлять ее делать что требуется — стоило бы.

Это сильно зависит от мыльницы… У меня у другана в олимпусе есть и RAW, и ручной фокус, и режим «М»… ручной фокус правда в меню через одно место засунут…

А вообще не верю, что на снимке дело в автоматике… Просто хочется сказать человеку «RTFM. »…

Э, нет. Ручной фокусировки тут нету точно. Эту фиготень мне еще отец дарил на сдачу курсовой в далеком 2006м) www.penza-trade.ru/photo-video_21.htm (другого описания сходу не нашлось) Снимал — да, с макросъемкой. И что не делал, фокусировался фотик на плате, а не на транзисторе. Есть два режима автофокусировки «IESP» и «ТОЧ.ЗАМЕР», что это — не спрашивайте. :) Но это все не помогает. Все функции скорее игрушечными кажутся. При нормальном освещении дает вполне годного для меня качества снимки. Чуть темнее — уже все в точках.

А вообще основной фичей этой модели был миниатюрный механизм объектива, упрятанный внутрь корпуса. А так китайская мыльница как китайская мыльница.

Мнение аудитории понял: прикольно, но бесполезно…

Тогда вопрос: что мне делать с этой статьёй? Оставить в публичном блоге «Технологии» (+1) Или забрать её в свой личный блог (-1)

Проголосуйте, пожалуйста, на этом комментарии.

Однажды потребовалось доработать напильником паяльником китайский планшет, дабы меньше жрал питание в спящем режиме. Доработка простейшая, пара полевиков да пара резюков. Места там не так много, транзисторы взял в sot-23, не to-220 же пихать туда, а других у меня и нет. Спаял навесным монтажом. И вот тут делюсь ноу-хау собственного изобретения :) Использовать «третью руку» для таких мелких деталей — неудобно. Зато очень удобно использовать скотч. Берём кусочек, фиксируем на ровной поверхности клейкой стороной вверх (можно налепить на двусторонний скотч или ещё как). А дальше на эту поверхность пинцетом раскладываем детальки вверх ногами и паяем. Они уже никуда не убегают. В общем ничего особо нового, это вариация на метод deadbug, про который vga уже сказал. Но тут конструкцию мона собрать, потом уже разместить в нужное место, можно прям этим же скотчем прилепить, можно и аккуратно оторвать, по обстоятельствам. Планшет работает, задача выполнена.

PS. А статью оставить, не важно в каком блоге. Во-первых, сообщество, я думаю, читает большое количество новичков, которые не пишут в комментариях и которым может быть полезно, в отличии от опытных комментаторов. Во-вторых, неплохо, когда на запрос в гугле «как припять sot-23» будет вылезать подробная и с картинками статья.

Неа, тоже вполне себе мыльница. Canon PowerShot SX200 IS

Но хорошо снимает при достаточном освещении. А 12х оптический зум ещё и как бинокль в полях использую.

С обычным скотчем не заметил, да и какой там нагрев, одно касание паяльника и уже припаялось, а дальше остывает без помех.

Планшет был Yuandao N101, 10" на Rockchip 3066, первой ревизии. Брал с год назад по акции на Тугезе. В целом неплох, кто-то был недоволен чувствительностью Wi-Fi; был некий шум/свист на наушниках при небольшой громкости, наводки на усилитель; ну и главный, для меня, недостаток — в режиме ожидания разряжался меньше чем за двое суток. Выяснилось что жрёт ток матрица фирмы HannStar. Хотя во сне она отключается сигналом LED_en, всё равно продолжает потреблять немало. Выход — полностью отрубать ей питание полевиком, в зависимости от сигнала LED_en. Так я и сделал. Как потом выяснилось, на плате планшета уже есть транзистор, через который подаётся питание на матрицу (видимо как раз для её полного отключения), но он почему-то не был задействован, всегда открыт. После доработки саморазряд снизился до примерно 0.5% в час, больше недели в режиме ожидания. Стало гораздо удобнее. Так и продал его знакомому, понял что мне 10" не особо удобно, 7" хватает.