KL16Z128VFT4PCB板设计和焊接

zhjb1 · 发表于 2016-2-1 21:32:22

本帖最后由 zhjb1 于 2016-2-2 07:33 编辑

花9.9元3片买的VFT4，属于5X5mm的无引脚封装。
下边的话题是就PCB板的设计和焊接做思路介绍，尽管每个人的思路不同师学各家，这也是个人设计方面的一些经验之谈。在MCU类的设计上具有特点：
1.小巧紧凑。
2.功能管脚会按照要求排列引出。
3.符合厂家要求。
4.一次成功。
此次已购买的QFN48PIN的KL16为例进行介绍，不典型，但有一定难度——因为0.5mm管脚间距，并且没有明显的管脚引出线。我们按照没有原件封装库来进行设计。
一、PCB板设计前的准备
这需要分成几个部分：
1.目的
a.设计用来做什么，目标、实验板，本例为实验板。
b.那些口需要，本例：下载线、ADC、UART、外部晶体和晶振、I/O口必须的，其他的酌情考虑。
c.保护措施，因为是实验版，I/O口采取串联电阻保护，电源自恢复保险丝。
d.指示，1个电源指示、2~N个电阻+LED显示——首先考虑在下载线的输出和输入加上，可以看到下载工作情况，其他酌情。
e.成本，按照最小成本设计，5X5CM的样片，10片大约50元左右。
2.MCU技术手册的仔细研判[KL26P121M48SF4.pdf]
仔细看了KL26P121M48SF4.pdf这篇文档，可以得到P45的5 Pinout/5.1 KL16 Signal Multiplexing and Pin Assignments、P48的5.2 KL16 pinouts这部分内容是分厂重要的。着重Figure 23. KL16 48-pin QFN pinout diagram。按照MCU的技术手册需要弄明白一下几个关键点：
1)连接下载线，按照KLxx系列编程线为PIN17-SWD_CLK、PIN20-SWD_DIO、PIN26-RESET_b、PIN1+22-VDD，PIN2+23-VSS至少5根线，以便连接10线JLINK。
2)有源晶振，PIN24-EXTALO、PIN25-XTALO，为了简化设计，实时时钟采用有源晶振——手册上允许8,32MHz，取8MHZ用跳线帽连接。外部晶振采用插针座可换晶振。
3)保留ADC0P0~2,M0~2，6个ADC输入引脚，VDDA,VSSA单独设计R+C退偶，并且将VREFH、VREFL两个引脚留出来以便ADC外部基准采用。
4)保留1个CMP0_IN0。
5)保留1个DAC0_OUT。
6)保留UART0_RX、UART0_TX。
7)保留连续I/O口PTD0~7，8位的I/O口，PIN41~PIN48，为了实验8位口的LCD，将多余的PTCI/O口引到PTD口附近引出以控制LCD。
8)余下的就是测试显示计划共有4只LED测试用。
9)电源：手册要求1.71~3.6V，取折中：3.0V，采用6206小型3端稳压3V，或1117-3.3稍大点的3端稳压3V3。都满足要求。同时设计在PCB上，插针引入，设计一个开关。
10)以上的电源设计余量较大，可以按照实际取舍。
3.PCB设计
采用5X5CM，电源采用两种输入：插针5V+miniUSB[MicroUSB]。
设计MCU的元件库的封装图和PCB的封装图，前者已有，改一下引脚即可，后者按照手册提供的说明来设计，见：98ASA00466D.pdf文档。而后才用Protel99SE——看来是老掉牙的软件，但他小巧使用方便，并且所有PCB加工厂都支持。

经过近0天等待，花9.9元3片买的VFT4封装的芯片的PCB板子终于来了。检查无误，就开始焊接测试。
这种芯片比较难焊接，需要有一定焊接经验，并且，拿烙铁的手不能抖动——心态一定要放松。由于周围无人，无法视频，只能照片介绍过程，这个大约花时1个多小时——边找元器件边焊接，因为只焊1片之故。后边的照片就是整个顺序过程。
工具：20W恒温烙铁[经验不足者一定有接地环]一把，酒精松香助焊剂一小瓶，尖镊子一把，直径0.3mm内带助焊剂的焊锡丝一段。
1.检查——主要检查有无短路搭接的线路——如果厂家说明样片全部测试，此步可以省略——因为玩了这么久，没见过有不正确的——除非设计出问题。
2.先用酒精松香浸泡的助焊液涂在PCB板子的MCU焊盘管脚上，涂在MCU管脚上，晾干——数十秒就干了。
3.用直径0.3mm内有助焊剂的焊锡丝将板子上MCU管脚镀上薄薄的一层焊锡：尽量厚度一致——这点对以后的焊接十分有助，在MCU的管脚上也焊上一层薄薄的焊锡，尽量均匀。这两个焊接千万不要出现连脚，如有了加点助焊剂用洛铁头一划就分开了——当然如果焊锡足够薄，一定不会连粘的。
4.将芯片压在PCB板上——注意先一边，而后临边，在四面对好；如果为了对好后可以松手，可先涂点酒精松香助焊液，芯片会被粘上去的，此时移动较为困难，对正后就可以开始焊接了。
5.像弄几个小焊球——用烙铁将焊锡丝分成很小的段——因为太小了不好形容——大约像0.5圆珠笔头上的钢珠还要小一点，用手或工具压住芯片以防跑偏[如用了助焊液就不会跑偏]，先在某角最边上的焊盘上将这个小焊球焊到PCB焊盘和引脚上——[恒温在300~310度]时间大约3~5秒，眼神好可以看到焊锡流入过程，而后检查另3边有无跑偏，正常则焊对边最外一角的管脚，方法同前，之后在检查有无跑偏和翘起现象。如有重新5.开始。
6.开始焊接，从一边开始，将焊锡丝头放在管脚与焊盘夹角处用烙铁头尖部压焊很少一点点焊锡丝——少的无法形容——多了就会粘连，如果涂抹的助焊液足够多可以在一定时间内防止粘连的，每个管脚大约3~5秒钟，最长不超过7秒，走一边完后，走另一边，直到四面焊完一遍。之后涂抹点助焊液，不用焊锡，将每个管脚再加热焊接一下——有的可能需要补点焊锡，有的可能需要去掉一点焊锡，直到观看满意为止。
7.检查：用万用表测量相邻管脚无短路。将万用表放在测量二极管档，正表笔接地，负表笔逐个测试其他管脚，应该都通，芯片有两处地，是直通。无问题加电测试，将一3.3V_3V电源接到PCB板的开关之后的正负电源上，电流应该几个mA，实测3.5mA。
8.焊接其他外围器件之后就完成了。
下边是照片，之后就该搜集BSP或案例了。而后就是测试实验。视频链接：https://v.youku.com/v_show/id_XMTQ2MzMxMTMyOA==.html

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