集成电路典型返修工艺方法

吴义勇

（贵州航天控制技术有限公司，贵阳550009）

1 引言

伴随封装技术的发展，尤其是个型号IC电路的发展，印制电路板上电子元器件向高集成度方向发展。元器件的封装也出现翻天覆地的变化，由THT技术发展到现在的SMT技术甚至芯片级的组装技术。但即使焊接技能或工艺方法达到很高的水平，依然不可避免会存在一些返修现象。为提高返修的可靠性，满足电路板高可靠性要求，有必要深入研究元器件返修工艺技术。

2 几种主要封装IC电路的工艺特点

2.1 双列直插封装

DIP封装的元器件，引脚从器件本体的两侧伸出，封装的材料有塑料和陶瓷两种。一般来说民用产品多采用塑料封装，军用产品多采用陶瓷封装。DIP是最普及的插装型封装，引脚中心距一般为2.54mm，引脚数主要分布在6个到64个之间，封装宽度通常为15.2mm[1]。

2.2 QFP封装

这是一种四个侧面引出翼型管脚的扁平封装。封装材料根据使用条件不同或元器件等级不同而采用不同的封装，主要有陶瓷、金属、塑料三种。塑料和陶瓷封装使用较多，但陶瓷封装的成本高于塑料封装。工业上多采用塑料封装，这种封装的优点是成本低，易生产，缺点是容易受潮，影响器件的性能，而且能耐受极限温度较低一般为250℃。QFP封装的总体缺点是引脚容易变形，需放在专用的容器中。

2.3 PLCC（Plastic leaded chip carrier）封装

这是一种塑料封装的元器件，其管脚从器件本体的四个侧面伸出，呈“丁”字形。引脚中心距一般为1.27，引脚数一般在16到84个之间。

2.4 SOP（Small Out-Line Package小外形）封装

这是一种管脚从元器件本体两侧引出翼形，有塑料封装和陶瓷封装两种。SOP是选用最多的一种元器件封装形式，引脚间距一般为在0.65～1.27之间。

2.5 BGA（Ball Grid Array球形阵列）封装

随着产品小型化的要求，这种封装的元器件使用越来越多。这种器件最大的优点是占用空间小，易于集成化设计，缺点是焊点质量不易进行检查，且返修情况不好，且对返修的装备要求高。

3 主要返修方法的分析

上述几种集成电路中无论是哪种封装形式的元器件，在返修时都需要将元器件的焊点完全熔化后才可以取下，而不可以强行用力取下，否则容易使焊盘或元器件引脚受力过大，而使焊盘脱落或松动，或损伤被返修元器件的引脚，从而导致印制板或被返修元器件的报废。

返修时需合理控制升温速率，以及返修温度和时间，升温速度不可过快，也不可盲目地将温度设置得较高，也不可随意加长的时间，否则容易引起印制电路板分层或者元器件发生开裂现象。

3.1 双列直插集成电路返修方法

双列直插集成电路返修较为理想的方法是使用通孔返修工作台进行。通孔返修工作台一般都可根据需要选配一些不同规格的喷嘴，返修时可根据器件具体的尺寸来选用合适的喷嘴，选用不同规格的焊锡喷嘴。

①返修之前需将电路板返修处清洗干净，有三防漆时要先清理三防漆，如果有硅橡胶等灌封材料的也需要清理干净，然后将焊点用无水乙醇棉球擦洗干净，以免阻碍焊点处顺利加热，以及元器件取出。②为避免电路板返修时曲翘变形，在返修前应对整个电路板进行充分预热，预热参考温度为150℃，时间5min。③返修温度主要取决于焊料是有铅还是无铅，以及被返修电路板的散热情况而定，相同条件下无铅焊料的返修应比有铅焊料的返修温度高40℃左右，返修时间（焊锡接触到焊点开始计时）控制在10s以内。④为避免焊盘表面局部过热，引起焊盘分层或结合力下降，元器件解焊后应用吸锡编带清理焊盘上残余的焊料，用无水乙醇棉球将返修处清洗干净。

在没有专用返修工作台时，只能使用熔锡炉或焊台进行返修，并借鉴上述返修的工艺参数与技术要求，从而处理好DIP器件的返修工作。

①若DIP器件返修是处于印制板的装焊时，且在印制板装焊的器件不多的情况下，可先将印制板其余的元器件拆卸下，再利用锡锅将DIP器件全部引脚上焊锡融化后方可取出。实例：失效运算放大器7F124MJ就是用锡锅进行拆卸的。②若需要返修的是6或8引脚的DIP器件，可用3至4把烙铁头同时熔融焊点进行解焊。实例：失效运算放大器7F147MJ就是同时用4把烙铁头熔融焊点进行解焊的。③若是已经装配完成的印制板在测试或者使用中出现异常，通过检测后确定为某DIP器件损坏、失效时，可采用物理拆卸法，即直接将引脚剪断。实例：当返修的产品故障复查能完全确认是其DIP封装器件损害、失效时（如脉冲分配器CH250B），可采取剪切引脚的方法进行拆除。

通过工艺试验以及在实际返修工作之中不断摸索，分析总结出：参考设置烙铁头或者锡锅温度在256～270℃，熔融时间在3～8s之间。

3.2 贴装器件返修方法

BGA封装、QFP封装、PLCC封装、SOP封装的SMD器件返修一般使用BGA返修工作台。BGA返修台主要有热风和红外两种加热方式，也有个别设备两种加热方式同时使用的。市面上主要选用的是热风式。BGA返修工作台一般配备五个热电偶，以便于对温度进行实时监控；同时为避免印制电路板返修过程中因局部过热而造成印制板变形，BGA返修工作台应拥有底部预热功能。

将需要拆卸QFP、PLCC、SOP、BGA器件的电路板安放在BGA返修工作台上，选择与被返修器件尺寸相匹配的热风喷嘴，并将其安装在设备的指定位置；粗略调整好热风喷嘴的位置，使其处于被返修元器件的正上方，然后缓慢下降热风喷嘴的高度，快接近被返修元器件时，再微调热风喷嘴的位置，使其刚好覆盖被返修元器件，然后再下降热风喷嘴的高度，直到完全遮盖被返修元器件。注意不得压到其他元器件，也不能将印制板压变形。如果热风喷嘴无法避开某些器件，始终都会压到，或者会被热风喷嘴遮盖的元器件，应将其解焊下来，待返修完成后再焊到原来的位置；根据元器件的大小，选择合适的真空吸嘴，降低真空吸嘴的高度，直到与器件本体紧密贴合，打开真空泵开关；将热电偶放置在返修处的正反面以及被返修器件的焊点处，设置合适返修温度曲线。主要依据焊锡的熔点、被返修电路板的散热情况等具体情况设置返修温度曲线；开始加热，可根据热电偶的反馈温度实时调整温度曲线。当焊锡完全融化后，提起真空吸嘴，将被返修器件与电路板分离；再将整个热风喷嘴向上升起，用防静电材料在真空吸嘴下方，关闭真空泵，近距离接住被解焊的器件；用吸锡编带去除焊盘上残留的焊锡并清洗干净。

设置温度曲线时，应充分考虑电路板的散热特点，以及被返修元器件的特点，还有就是根据具体需求确定返修过程应主要保护哪方面，是印制板还是元器件，最重要的一点是被返修的焊点是有铅还是无铅，无铅的熔点比有铅的要高将近40℃，因此返修温度相应也要高30～40℃。

如果要拆下的集成电路已经用硅橡胶封固，且确定该器件失效需更换时，可采用物理方法，就是钳工在不损坏印制板的前提下将该集成电路的引脚剪切，取下器件的本体，解焊器件被剪切的引脚。

4 结语

随着工艺技术的不断发展，印制板返修的安全性也越来越高，通过对典型封装元器件返修的工艺技术研究，已解决其返修过程中的难点，提高了返修成功率，但无法完全消除返修的风险，二次装焊产生的热冲击，必然会影响产品的使用寿命，因此应在设计、工艺、生产的源头多下功夫，提高工作质量，从而减少返修，提升产品的可靠性。