Soldar la almohadilla térmica de un SMD en una PCB calentando la parte inferior con una pistola de soldadura

Parece que quitó la máscara de soldadura y agregó una máscara de pasta a la capa inferior. Por lo que entiendo, hay una capa gruesa de sustrato que normalmente está hecha de FR4, lo que da como resultado una baja conductividad térmica entre las capas superior e inferior. Suponiendo que su sustrato sea FR4, ¿es posible calentar la máscara de pasta de la capa superior a través del FR4? ¿O le hizo algo más a las capas?

No calificaría como muy probable que uno pueda calentar directamente la pasta de soldadura del lado superior desde la parte inferior pasando solo por FR4. Parece que usó dos técnicas en el video.

1. En un caso, diseñó su tabla para tener un gran agujero debajo de la almohadilla térmica. En ese caso, simplemente soldó la almohadilla térmica a través del orificio. Señala los agujeros en el código de tiempo 1:13.

2. En el otro caso, hizo una almohadilla en la parte inferior que se conectaba a la parte superior mediante un montón de vías térmicas. Puedes ver las vías cuando miras las almohadillas térmicas en su tablero. Están llenos pero todavía se pueden ver pequeños círculos.

En el código de tiempo 3:27, puede ver la almohadilla para el IC (justo encima del condensador grande, en la parte inferior, justo a la derecha del centro). En la almohadilla se pueden ver cuatro hoyuelos para las vías térmicas.

Si está diseñando su propia placa y puede colocar las vías térmicas, hágalo.

Si no puedes hacer eso, lo mejor que puedes hacer es usar una pistola de aire caliente pequeña. Puedes conseguir uno por menos de $20. Por ejemplo...
https://www.amazon.com/TruePower-01-0712-Mini-Heat-Blue/dp/B00GVMFV6O

Un problema con las pistolas de aire caliente (como se menciona en su video vinculado) es que pueden poner mucho calor en áreas de la placa que no desea, lo que puede desoldar otras partes. La forma en que generalmente resuelvo esto es tomar un trozo de metal de desecho (digamos 6" x 6" o más grande) y taladrar un agujero que sea un poco más grande que el IC (digamos 1/4" o 1/2" ). Coloque el metal sobre la PCB con el orificio sobre su componente. Apunte la pistola de aire caliente al agujero desde aproximadamente una pulgada de distancia. La lámina de metal protegerá principalmente al tablero de cualquier calor perdido, excepto donde está el agujero, por supuesto.

Se supone que la almohadilla térmica del LED está conectada a una almohadilla relativamente grande en la capa superior. ¿Es eso para que el cobre pueda conducir el calor lejos del LED?

Sí, lo es.

Según tengo entendido, el cobre se asienta sobre el sustrato. ¿Cómo escapa el calor si el sustrato tiene baja conductividad térmica?

Su parte LED parece producir alrededor de 1 W de calor residual + 0,8 W de luz con 1,8 W de potencia de entrada. Si tiene una almohadilla térmica de cobre en su tablero, hay dos rutas de calor.

1. El calor puede moverse a través de la placa hasta un disipador de calor en la parte posterior.

La conductividad térmica del FR4 es aproximadamente 1000 veces peor que la del cobre. Pero si tiene una rebanada ancha y delgada, aún puede conducir cantidades útiles de calor. FR4 tiene una conductividad térmica de aproximadamente 0,3 W/mk. Por ejemplo, un cuadrado de 1 pulgada que tiene un grosor de 60 mils tiene una conductividad térmica de 0,127 W/K. Por lo tanto, 1 W/(0,127 W/K) = 7,9 Kelvin de aumento de temperatura desde la parte delantera hasta la trasera de la placa con el LED funcionando a plena potencia.

Usando una rejilla de vías térmicas ubicadas en la almohadilla térmica del LED, puede aumentar sustancialmente el flujo de calor. Rellenando las vías térmicas con epoxi termoconductor se puede aumentar aún más.

2. El calor puede pasar directamente de la almohadilla térmica al aire circundante (sin atravesar la tabla). Los números típicos serían alrededor de 40 K/W para un cuadrado de 1 pulgada en aire "quieto" que solo tiene convección natural.

Si agregué una vía en el medio de la máscara y no hay nada en la capa inferior que se conecte a la vía, ¿existe la posibilidad de un cortocircuito?

Siempre hay alguna posibilidad de cortocircuitar el circuito. Pero mientras no haya una conexión metálica entre la vía y el plano, no habrá cortocircuito. Por supuesto, puede hacer una almohadilla térmica para el lado inferior siempre que la mantenga aislada de todo lo demás.

Me imagino que dado que la placa de cobre en la capa inferior está rodeada de aislantes, la resistencia será muy alta y no fluirá corriente, ¿no es así?

FR4 tiene una resistencia muy alta (pero no infinita). Fluirá algo de corriente, pero estará por debajo del rango de picoamperios, por lo que probablemente no afectará su aplicación.

Probablemente estés buscando lo que se llama "vías térmicas".

https://www.pcb-investigator.com/en/blog/thermal-vias-benefits-and-limitations

https://www.electronics-cooling.com/2004/08/thermal-vias-a-packaging-engineers-best-friend/

No estoy seguro de qué le hizo exactamente a la PCB al ver el video, y tengo algunas preguntas relacionadas con cómo su técnica puede funcionar para una PCB de 2 capas donde solo la capa superior debe ser conductora de electricidad.

Puso vías a través de la parte inferior de la almohadilla y luego tocó las vías desde abajo con el soldador. El calor sube a través de la vía y derrite la soldadura. Puede hacer esto en cualquier placa, pero soldar así parece increíblemente molesto.

Las estaciones de retrabajo de aire caliente son muy económicas. Un clon 858D básico cuesta $ 40 enviado en Amazon, que es menos que un soldador de temperatura controlada + punta de cincel. No son sorprendentes, pero si solo quieres poner LED, están bien.

Se supone que la almohadilla térmica del LED está conectada a una almohadilla relativamente grande en la capa superior. ¿Es eso para que el cobre pueda conducir el calor lejos del LED? Según tengo entendido, el cobre se asienta sobre el sustrato. ¿Cómo escapa el calor si el sustrato tiene baja conductividad térmica?

O extiende la almohadilla hacia los lados o ejecuta las vías térmicas hasta un disipador de calor debajo como en ese video (o hace ambas cosas). Por lo general, los fabricantes de LED tienen notas técnicas con recomendaciones sobre cómo hacer esto para sus productos. Vale la pena investigar.

Si agregué una vía en el medio de la máscara y no hay nada en la capa inferior que se conecte a la vía, ¿existe la posibilidad de un cortocircuito? Me imagino que dado que la placa de cobre en la capa inferior está rodeada de aislantes, la resistencia será muy alta y no fluirá corriente, ¿no es así?

Por lo general, ejecuta la vía hasta otra capa de cobre debajo. De lo contrario, no hay a dónde ir el calor.