航天产品QFP封装器件手工返修技术探讨

任龙泉

(贵州航天电器股份有限公司，贵州贵阳，550009)

航天产品QFP封装器件手工返修技术探讨

任龙泉

(贵州航天电器股份有限公司，贵州贵阳，550009)

QFP封装器件由于体积小、重量轻、成本低并且具有优异的电性能和热性能，在航天军工产品中得到了广泛的应用。本文针对印制板中QFP封装器件的返修问题，介绍了一种既简单而又可靠的手工返修方法，文中首先对QFP封装器件的特点做了介绍，然后分别对器件拆除、QFP引脚焊端处理、手工焊接等几个重要的返修环节进行详细探讨。

QFP;SMT;焊接;返修

1 引言

QFP(Quad Flat Package)即四侧引脚扁平封装是指外形为正方形或矩形，四边具有翼型短引线的薄形封装形式。它是适应IC内容增多和I/O数量增多而出现的一种新型的封装形式。由于它的体积小、重量轻、成本低并且具有优异的电性能和热性能，在航天军工产品中得到了广泛的应用，很好地满足了军工产品小型化和轻量化的发展需求。为了保证含有集成电路的印制板的装配质量，特别是QFP封装器件的焊接质量成为电子产品装配技术中的重要课题。在大批量的生产中，SMT(表面贴装技术)一般采用焊膏丝印、贴片、回流焊接、在线检测和返修工作站返修的工艺流程。但在小批量产品的生产及PCB的调试和维修中，由于无法承受焊膏丝印所用模板的制作费用和购买丝印机、贴片机、回流焊机等一套设备的昂贵费用，通常不采用上述工艺流程。而且军工单位由于技术的保密性通过外协加工的方法也不可取。所以对于QFP封装器件的手工焊接与返修探索出一套简单易操作且可靠性较高的方法是很有必要的。

2 QFP封装器件简介

2.1 QFP特点简介

QFP器件的主要优点是:四边具有外露的“翼(L)型”引脚，引脚的弹性韧性较好，焊接应力易释放，与PCB匹配性好，可靠性较高;封装外形尺寸较小，寄生参数较小，适合高频应用;重量轻，适合于便携式产品中的运用;属于表面贴装器件。其缺点是引脚共面性差，很容易弯曲变形;容易静电损伤。

2.2 QFP的种类简介

按封装的基材分类有陶瓷、金属和塑料三种，其中塑料封装应用最多。按引脚的中心距离分类有1.0mm、0.8mm、O.65mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm等多种规格。根据封装本体厚度又分为QFP(2.0～3.6mm厚)、LQFP(Low Profile Quad Flat Package，1.4mm厚)即小型四边引脚扁平封装和TQFP(Thin Quad Flat Package，1.0 mm厚)即薄型四边引脚扁平封装3种。QFP器件的封装外形如下图所示:

图1 QFP器件的封装外形图

2.3 QFP焊接的接收标准

QFP的引脚连接了器件和PCB基板，既承担了电气连接作用，也起到了机械连接作用，因此对引脚焊接的可靠性问题成为了电子产品装配质量的关键。IPC－A－610D(电子组件的可接受性)对扁平翼型引脚器件的焊点接收标准进行了定义，良好的翼型引脚器件的焊点要求是引脚无侧面偏移，引脚末端连接宽度等于或大于引脚宽度，沿整个引脚长度可见润湿的填充，并且引脚根部和趾部有良好润湿角，对于底部有接地要求的还应良好接地，不能有大面积的空洞。

3 QFP器件手工返修的实现过程

QFP器件手工返修的过程主要包括器件手工拆除、QFP引脚焊端处理、焊盘清理、手工焊接等几个步骤。下面就对这几个步骤一一进行介绍。

3.1 器件拆除

在所有引脚上涂上松香助焊剂，以便于清除焊锡。将引脚上焊锡用电烙铁加热吸锡绳的方法尽可能多地去掉，注意不要因长时间的加热而烧焦PCB板。

剪一段长约20cm截面积为AFR－200－0.1的导线，剥去绝缘层，将它从QFP引脚的下面穿过，导线的一端用焊锡固定在附近的一个过孔或元件上。用镊子拽住导线的另一端，使导线紧靠在器件上，如图2所示。

图2 导线穿过器件引脚的示意图

从离镊子最近的一端开始用电烙铁加热引脚。当焊锡熔化时，轻轻地用一个小的向上的角度向QFP外侧试着拉动导线，同时向右逐脚移动烙铁，注意拉力不要过大;当焊锡熔化时再拉，否则会使走线脱落。不要在任何引脚上过分加热，加热第一个引脚所需的时间稍长，当导线变热后，其它引脚上的焊锡会快速熔化，通过多次试验得知，从一个144脚的TQFP拆除36个引脚共需约20秒钟。引脚过热的现象是:IC器件的塑壳熔化;PCB焊盘翘起;PCB板上有烧焦的痕迹。当一边完成后用同样的操作过程完成另三边引脚的拆除。

3.2 QFP引脚焊端处理

用电烙铁加热吸锡绳，将引脚焊端上的焊锡去掉，用防静电的镊子对元器件的引脚逐一进行校正，然后用烙铁对它进行搪锡。搪锡时，烙铁的温度一般设为260℃左右，方法是先在器件的焊端涂上一层助焊剂，并将烙铁头擦拭干净，在烙铁头上沾适量焊锡。轻轻地沿着引脚排列方向拖动，在每一个引脚上形成一个漂亮的中间高四边稍低的焊点。搪完锡后，用沾了无水乙醇的无尘布对引脚进行清洗。

3.3 焊盘清理

清洗焊盘的目的是使它们变得平整，没有残锡或松香焊剂。方法是现将适量的松香焊剂涂在较粗的吸锡绳，并置于待清理的焊盘上，电烙铁加热吸锡绳，将焊盘上多余的焊锡去除。然后用溶剂清洗，操作时注意不要大面积的擦拭，以防残留的助焊剂随无水乙醇流到周边器件处，将其它焊点污染。同时，在清理焊盘时，要小心避免PCB上焊盘的脱落，走线的脱落或QFP器件的热损耗。

3.4 手工焊接

器件引脚与焊盘对中。用镊子小心的将新的QFP器件放到PCB上，用一个小锄或类似的工具推动器件，使其与焊盘对齐并保证器件的放置方向是正确的。

器件定位。将烙铁尖上沾上少量的焊锡，用一个小锄或其它带尖的工具向下按住已对准位置的QFP，在器件的两个对角位置的引脚上加少量的焊剂，并对其进行焊接使QFP位置固定。

器件焊接。将所有的引脚涂上助焊剂，使引脚保持湿润，在烙铁尖上加上焊锡，用烙铁尖接触每个QFP引脚的末端，直到看见焊锡流入引脚，重复焊接所有引脚。注意:在焊接时，要保持烙铁尖与被焊引脚并行，防止因焊锡过量发生搭接。用吸锡绳吸掉引脚上多余的焊锡，以消除任何短路或桥连。

图3 焊接时烙铁尖与器件引脚的位置示意图

3.5 焊点的检验与清洗

用10倍放大镜检查引脚是否有短路或桥连的情况。检查完成后，清除电路板上的焊剂，用软毛刷攒酒精沿引脚方向擦拭直到将焊剂清洗干净为止，最后待自然晾干后放入干燥箱焙烘，温度控制在60℃～80℃，时间为30～60分钟。

4 影响手工返修质量的原因分析

4.1 静电防护

在静电防护方面，必须按要求做好防静电措施。一般QFP器件都是静电敏感器件，对静电防护级别较高。在受静电损伤后，其性能会有所下降，某种特定的条件下会导致器件失效。因此，在进行焊接前，必须按静电敏感器件存放要求。存取工具必须采取防静电镊子，操作工人须佩戴防静电手腕，在测试、安装器件时必须在防静电工作台上进行，且所有的焊接设备要保证良好的接地，对防静电措施如温控烙铁、静电腕带以及加热台的接地情况等进行检查，确认符合要求后再进行相关操作等等。

4.2 引脚共面性

QFP器件是一种高度的温度敏感器件，所以必须在恒温干燥的条件下保存。一般来说，理想的存放环境为20℃～25℃，相对湿度小于10%RH。大多数情况下，在装配的过程中，密封的防潮包装打开后应在规定的时间内进行安装和焊接。返修前，按要求对PCB和QFP器件预烘以去除潮气。这些都是影响器件引脚共面性的因素。

4.3 焊锡量

手工搪锡时，要控制好烙铁头上适当的焊锡量。因为太多会在焊接时引发桥连，太少又有可能造成虚焊。

4.4 焊接温度

焊接时，还应注意根据PCB材料及其厚度的不同对焊接设置温度进行相应的调整。因为不同的PCB材料以及厚度，对热的反应是不同的，一般为260℃左右。

4.5 焊盘设计

QFN器件焊盘的设计对手工焊接的质量也会产生很大的影响。若焊盘的尺寸与器件的引脚匹配性不是很好，就很容易造成桥连。

5 结束语

在条件允许的条件下，大批量的生产采用工艺先进的回流焊设备对QFP等表面贴装器件进行焊接是一种最理想的焊接方式。采用手工的方法对QFP器件的焊接与返修，受人为的因素影响较大，要求工人有一定的操作技巧，要做到准、快、稳。但在最近几年，我公司某些组件产品的研制和调试过程中，经过不断的摸索和试验，验证了这些方法也能满足航天军工产品高可靠性的要求。

［1］ 阴建策.QFN封装器件的手工焊接与返修［A］，2011年机械电子学学术会议论文集［C］，2011年.

［2］ 吴军.航天产品新型QFP器件高可靠性返修［J］，电子工艺技术，2009，30(6):338－341.

10.3969/j.issn.1000－6133.2015.03.008

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1000－6133(2015)03－0028－03

2015－05－17

工艺与材料