集成電路典型返修工藝方法

吳義勇

（貴州航天控制技術(shù)有限公司，貴陽550009）

1 引言

伴隨封裝技術(shù)的發(fā)展，尤其是個型號IC電路的發(fā)展，印制電路板上電子元器件向高集成度方向發(fā)展。元器件的封裝也出現(xiàn)翻天覆地的變化，由THT技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在的SMT技術(shù)甚至芯片級的組裝技術(shù)。但即使焊接技能或工藝方法達到很高的水平，依然不可避免會存在一些返修現(xiàn)象。為提高返修的可靠性，滿足電路板高可靠性要求，有必要深入研究元器件返修工藝技術(shù)。

2 幾種主要封裝IC電路的工藝特點

2.1 雙列直插封裝

DIP封裝的元器件，引腳從器件本體的兩側(cè)伸出，封裝的材料有塑料和陶瓷兩種。一般來說民用產(chǎn)品多采用塑料封裝，軍用產(chǎn)品多采用陶瓷封裝。DIP是最普及的插裝型封裝，引腳中心距一般為2.54mm，引腳數(shù)主要分布在6個到64個之間，封裝寬度通常為15.2mm[1]。

2.2 QFP封裝

這是一種四個側(cè)面引出翼型管腳的扁平封裝。封裝材料根據(jù)使用條件不同或元器件等級不同而采用不同的封裝，主要有陶瓷、金屬、塑料三種。塑料和陶瓷封裝使用較多，但陶瓷封裝的成本高于塑料封裝。工業(yè)上多采用塑料封裝，這種封裝的優(yōu)點是成本低，易生產(chǎn)，缺點是容易受潮，影響器件的性能，而且能耐受極限溫度較低一般為250℃。QFP封裝的總體缺點是引腳容易變形，需放在專用的容器中。

2.3 PLCC（Plastic leaded chip carrier）封裝

這是一種塑料封裝的元器件，其管腳從器件本體的四個側(cè)面伸出，呈“丁”字形。引腳中心距一般為1.27，引腳數(shù)一般在16到84個之間。

2.4 SOP（Small Out-Line Package小外形）封裝

這是一種管腳從元器件本體兩側(cè)引出翼形，有塑料封裝和陶瓷封裝兩種。SOP是選用最多的一種元器件封裝形式，引腳間距一般為在0.65～1.27之間。

2.5 BGA（Ball Grid Array球形陣列）封裝

隨著產(chǎn)品小型化的要求，這種封裝的元器件使用越來越多。這種器件最大的優(yōu)點是占用空間小，易于集成化設(shè)計，缺點是焊點質(zhì)量不易進行檢查，且返修情況不好，且對返修的裝備要求高。

3 主要返修方法的分析

上述幾種集成電路中無論是哪種封裝形式的元器件，在返修時都需要將元器件的焊點完全熔化后才可以取下，而不可以強行用力取下，否則容易使焊盤或元器件引腳受力過大，而使焊盤脫落或松動，或損傷被返修元器件的引腳，從而導(dǎo)致印制板或被返修元器件的報廢。

返修時需合理控制升溫速率，以及返修溫度和時間，升溫速度不可過快，也不可盲目地將溫度設(shè)置得較高，也不可隨意加長的時間，否則容易引起印制電路板分層或者元器件發(fā)生開裂現(xiàn)象。

3.1 雙列直插集成電路返修方法

雙列直插集成電路返修較為理想的方法是使用通孔返修工作臺進行。通孔返修工作臺一般都可根據(jù)需要選配一些不同規(guī)格的噴嘴，返修時可根據(jù)器件具體的尺寸來選用合適的噴嘴，選用不同規(guī)格的焊錫噴嘴。

①返修之前需將電路板返修處清洗干凈，有三防漆時要先清理三防漆，如果有硅橡膠等灌封材料的也需要清理干凈，然后將焊點用無水乙醇棉球擦洗干凈，以免阻礙焊點處順利加熱，以及元器件取出。②為避免電路板返修時曲翹變形，在返修前應(yīng)對整個電路板進行充分預(yù)熱，預(yù)熱參考溫度為150℃，時間5min。③返修溫度主要取決于焊料是有鉛還是無鉛，以及被返修電路板的散熱情況而定，相同條件下無鉛焊料的返修應(yīng)比有鉛焊料的返修溫度高40℃左右，返修時間（焊錫接觸到焊點開始計時）控制在10s以內(nèi)。④為避免焊盤表面局部過熱，引起焊盤分層或結(jié)合力下降，元器件解焊后應(yīng)用吸錫編帶清理焊盤上殘余的焊料，用無水乙醇棉球?qū)⒎敌尢幥逑锤蓛簟?/p>

在沒有專用返修工作臺時，只能使用熔錫爐或焊臺進行返修，并借鑒上述返修的工藝參數(shù)與技術(shù)要求，從而處理好DIP器件的返修工作。

①若DIP器件返修是處于印制板的裝焊時，且在印制板裝焊的器件不多的情況下，可先將印制板其余的元器件拆卸下，再利用錫鍋將DIP器件全部引腳上焊錫融化后方可取出。實例：失效運算放大器7F124MJ就是用錫鍋進行拆卸的。②若需要返修的是6或8引腳的DIP器件，可用3至4把烙鐵頭同時熔融焊點進行解焊。實例：失效運算放大器7F147MJ就是同時用4把烙鐵頭熔融焊點進行解焊的。③若是已經(jīng)裝配完成的印制板在測試或者使用中出現(xiàn)異常，通過檢測后確定為某DIP器件損壞、失效時，可采用物理拆卸法，即直接將引腳剪斷。實例：當返修的產(chǎn)品故障復(fù)查能完全確認是其DIP封裝器件損害、失效時（如脈沖分配器CH250B），可采取剪切引腳的方法進行拆除。

通過工藝試驗以及在實際返修工作之中不斷摸索，分析總結(jié)出：參考設(shè)置烙鐵頭或者錫鍋溫度在256～270℃，熔融時間在3～8s之間。

3.2 貼裝器件返修方法

BGA封裝、QFP封裝、PLCC封裝、SOP封裝的SMD器件返修一般使用BGA返修工作臺。BGA返修臺主要有熱風和紅外兩種加熱方式，也有個別設(shè)備兩種加熱方式同時使用的。市面上主要選用的是熱風式。BGA返修工作臺一般配備五個熱電偶，以便于對溫度進行實時監(jiān)控；同時為避免印制電路板返修過程中因局部過熱而造成印制板變形，BGA返修工作臺應(yīng)擁有底部預(yù)熱功能。

將需要拆卸QFP、PLCC、SOP、BGA器件的電路板安放在BGA返修工作臺上，選擇與被返修器件尺寸相匹配的熱風噴嘴，并將其安裝在設(shè)備的指定位置；粗略調(diào)整好熱風噴嘴的位置，使其處于被返修元器件的正上方，然后緩慢下降熱風噴嘴的高度，快接近被返修元器件時，再微調(diào)熱風噴嘴的位置，使其剛好覆蓋被返修元器件，然后再下降熱風噴嘴的高度，直到完全遮蓋被返修元器件。注意不得壓到其他元器件，也不能將印制板壓變形。如果熱風噴嘴無法避開某些器件，始終都會壓到，或者會被熱風噴嘴遮蓋的元器件，應(yīng)將其解焊下來，待返修完成后再焊到原來的位置；根據(jù)元器件的大小，選擇合適的真空吸嘴，降低真空吸嘴的高度，直到與器件本體緊密貼合，打開真空泵開關(guān)；將熱電偶放置在返修處的正反面以及被返修器件的焊點處，設(shè)置合適返修溫度曲線。主要依據(jù)焊錫的熔點、被返修電路板的散熱情況等具體情況設(shè)置返修溫度曲線；開始加熱，可根據(jù)熱電偶的反饋溫度實時調(diào)整溫度曲線。當焊錫完全融化后，提起真空吸嘴，將被返修器件與電路板分離；再將整個熱風噴嘴向上升起，用防靜電材料在真空吸嘴下方，關(guān)閉真空泵，近距離接住被解焊的器件；用吸錫編帶去除焊盤上殘留的焊錫并清洗干凈。

設(shè)置溫度曲線時，應(yīng)充分考慮電路板的散熱特點，以及被返修元器件的特點，還有就是根據(jù)具體需求確定返修過程應(yīng)主要保護哪方面，是印制板還是元器件，最重要的一點是被返修的焊點是有鉛還是無鉛，無鉛的熔點比有鉛的要高將近40℃，因此返修溫度相應(yīng)也要高30～40℃。

如果要拆下的集成電路已經(jīng)用硅橡膠封固，且確定該器件失效需更換時，可采用物理方法，就是鉗工在不損壞印制板的前提下將該集成電路的引腳剪切，取下器件的本體，解焊器件被剪切的引腳。

4 結(jié)語

隨著工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，印制板返修的安全性也越來越高，通過對典型封裝元器件返修的工藝技術(shù)研究，已解決其返修過程中的難點，提高了返修成功率，但無法完全消除返修的風險，二次裝焊產(chǎn)生的熱沖擊，必然會影響產(chǎn)品的使用壽命，因此應(yīng)在設(shè)計、工藝、生產(chǎn)的源頭多下功夫，提高工作質(zhì)量，從而減少返修，提升產(chǎn)品的可靠性。