集成电路典型返修工艺方法

吴义勇

【摘 要】电路板在装配调试过程中，时常发生元器件损坏或失效的现象，这时就必须将该元器件解焊下来。为确保各类元器件从电路板上顺利解焊下来，且不损伤印制电路板，返修前应对印制电路板的特点、元器件特点进行透彻了解，再制定合适的返修方法。论文针对典型封装元器件特点进行了详细的介绍，深入分析了集成电路典型返修工艺方法。

【Abstract】In the process of assembling and debugging the circuit board， the damage or invalidation of the component often occurs，and at this time， the component must be unwelded. In order to ensure that all kinds of components can be successfully unwelded from the circuit board and do not damage the printed circuit board，the characteristics of PCB and components should be thoroughly understood before reworking， and then appropriate rework methods should be worked out.In this paper， the characteristics of typical marked components are introduced in detail， and the typical rework process of integrated circuits is deeply analyzed.

【關键词】封装元器件；返修；拆卸

【Keywords】marked component； rework； unweld

【中图分类号】TN406 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）05-0133-02

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測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。

【参考文献】

【1】梁万雷.BGA的无铅返修工艺[J].电子工艺技术，2008，29（3）：139-141.