1、 应 用 笔 记 AN014 微细间距 QFP 器件手工焊接指南 范围 本文试图帮助设计者在没有表面安装设备的情况下制作第一个使用 C8051F TQFP和 LQFP器件的样机系统 本应用笔记假定读者至少具有通孔焊接的基本手工焊接技术 本文介绍如何拆除清洗和更换一个具有 0.5 mm间距的 48脚 TQFP器件 安全 所有的工作都应在一个通风良好的环境完成 长 时间暴露在焊锡烟雾和溶剂下是比较危险的在使用溶剂时 不应有火花或火焰存在 工具和材料 合适的工具和材料是做好焊接工作的关键 下表中列出 推荐的工具和材料 其它的工具和材料也能工作 因此用户可以自由选择替代品 强烈建议使用低温焊料 所需的
2、工具和材料 1 卷装导线 规格 30 * 2 适于卷装导线的剥线钳 * 3 焊台 温 度可调 ESD 保护 应支持温度值 800 425 本例中使用 Weller EC1201A型 烙铁尖要细 顶部的宽度不能大于 1 mm 4 焊料 10/18 有机焊芯 0.02 (0.5 mm)直径 5 焊剂 液体型 装在分配器中 6 吸锡带 C尺寸 0.075 (1.9 mm) 7 放大镜 最小为 4 倍 本例中使用的是 Donegan 光学公 司的头戴式 OptiVISOR 放大镜 8 ESD 垫板或桌面及 ESD 碗带 两者都要接地 9 尖头 不要平头 镊子 10 异丙基酒精 11 小硬毛刷 尼龙或其
3、它非金属材料 用于清洗电路板 将刷毛切到大约 0.25 (6 mm) * 只在拆除器件时使用 AN014 微细间距 QFP 器件手工焊接指南 可选件 1 板钳 用于固定印制板 2 牙锄 90 度弯曲 3 压缩干燥空气或氮 用于干燥电路板 4 光学检查立体显微镜 30-40X 图 1. 一些所需要的工具和材料 图 2. 从左开始顺时针方向 4X 头戴式放大镜 吸锡带 卷装导线 硬清洁刷 剥线钳和尖镊子 2 AN014-1.0 MAR01 AN014 微细间距 QFP 器件手工焊接指南 图 3a. 吸锡带和卷装导线 图 3b. 异丙基酒精 图 4. 带细烙铁头的 ESD 保护焊台 这是一个 Wel
4、ler EC1201A 型焊台 图 5. 可选设备 包括一个 PCB 钳和 一个 7-40X 检查显微镜 AN014-1.0 MAR01 3 AN014 微细间距 QFP 器件手工焊接指南 过程 下面介绍更换一个具有 0.5 mm 间距 的 48 脚 TQFP 器件的过程 引线形状是标准的鸥翼形符合 JEDEC 标准的 QFP 本节分为三个部分 A 拆除器件 B 清洗电路板 C 焊接新器件 如果你正在往新电路板上焊接元器件 可跳过 A 部分直接进入 B 部分 清洗电路板 A 拆除器件 准备工作 null 将装有待拆除 IC 的电路板安装在一个夹持器或板钳中 PCB 夹持器 /板钳是可选件 但为
5、了拆除器件需要将 PCB 可靠固定 null 将焊台加热到 800 425 清洁烙铁头 null 采取 ESD 保护措施 图 6. 准备开始 首先将焊剂涂在所有的引脚上 这样可使清除焊锡更加容易 从 QFP 引线上吸掉尽可能多的4 AN014-1.0 MAR01 AN014 微细间距 QFP 器件手工焊接指南 焊锡 注意不要因长时间的焊锡加热而烧焦 PCB 板 图 7. 涂焊剂 从引脚吸除焊锡 下一步 从规格 30 的卷装导线上剥掉大约 3 英寸的绝缘层 将导线在 12 英寸左右切断 图 8. 剥线 如图 9 所示 将导线从 IC 一边的引脚下面穿过 AN014-1.0 MAR01 5 AN0
6、14 微细间距 QFP 器件手工焊接指南 图 9a. 将导线从 QFP 引脚下面穿过 图 9b. 导线的一端固定在附近的元件上 将 3 英寸导 线的那一端用焊锡固定在附近的一个过孔或元件上 固定点应位于一个类似图 10所示的位置 6 AN014-1.0 MAR01 AN014 微细间距 QFP 器件手工焊接指南 在引脚上施加少量的液体焊剂 图 10. 导引线固定在 C6 上 AN014-1.0 MAR01 7 AN014 微细间距 QFP 器件手工焊接指南 用镊子拽住导线的自由端 未固定的一端 使导线紧靠在器件上 如图 11 所示 图 11. 第二边固定并等待加热 你现在需要加热焊锡并同时向
7、QFP 外侧拉动导线 拉导线时要有一个小的向上角度 从与你的镊子最近的引脚开始加热 当焊锡熔化时 轻轻地向 QFP 外侧拉动导线 同时向右逐脚移动焊铁 注 意 拉 力不要 过大 当焊 锡熔 化时再 拉 不要在 任何 引脚上 过分 加热 加 热 第 一 个引脚 所需的时间最长 当导线变热后 其它引脚上的焊锡会快速熔化 过分加热会损坏 IC 器件和 PCB 焊盘 从一个 48 脚的 TQFP 拆除 12 个引脚共需大约 5 秒钟 过热的迹象是 null IC 器件的塑壳熔化 null PCB 焊盘翘起 null PCB 板上有烧焦的痕迹 当 QFP 的一 边完成后 对 QFP 的其 它三边重复同样
8、的操作过程 对每一边进行操作前 要8 AN014-1.0 MAR01 AN014 微细间距 QFP 器件手工焊接指南 切断卷装导线上已变脏的部分或使用一段新导线 对每一边都要重新施加焊剂 注意 在下面的图中不保留旧 IC 器件 为了加快拆除过程 施加的热量稍微多一些 其结果是塑壳 的一 部分被 熔化 一部 分欧 翼引线 折断 这些 结果 在下面 的图 中是可 见的 如 果你试 图保留正在被拆除的 IC 那末你必须在拆除期间非常小心地施加尽可能少的热量 使塑料 QFP 封装上的引脚保持完整无缺 这需要对加热量设置和加热时间进行一些试验 图 12. 将镊子紧靠器件 图 14. 第二边接近完成 AN
9、014-1.0 MAR01 9 AN014 微细间距 QFP 器件手工焊接指南 图 15. 第二边已完成 图 16. 第三边已固定并准备好 10 AN014-1.0 MAR01 AN014 微细间距 QFP 器件手工焊接指南 图 17. 第四边固定到一个通孔上 图 18. 第四边拆除开始 图 19. QFP 拆除完成前一秒 AN014-1.0 MAR01 11 AN014 微细间距 QFP 器件手工焊接指南 B 清洗电路板 新 PCB 如果在一个新 PCB 上安装器件 所需的清洗工作是最少的 在一个新 PCB 上 焊盘上应该没有焊锡 在开始安装之前 用异丙基酒精 图 33 刷洗焊盘并将电路板进
10、行干燥就足够了 返工的 PCB 下面一节介绍在完成前一节所述的 QFP 拆除工 作后要进行的电路板清洗过程 器件拆除后焊盘需 要清 洗 清 洗 焊 盘的目 的是 使它们 变得 平坦 没有 焊锡和 焊剂 用吸 锡带 吸除焊 锡 直到焊盘变平坦和暗淡为止 一个清洁的焊盘看起来应该是暗银色 图 20. QFP 拆除后的焊盘 12 AN014-1.0 MAR01 AN014 微细间距 QFP 器件手工焊接指南 图 21. 用吸锡带吸除焊盘上的焊锡 图 22. 重复所有焊盘 如果有焊盘从 PCB 上松动 使用牙锄或其它尖状物件重新调整该焊盘 图 23 和图 24 AN014-1.0 MAR01 13 A
11、N014 微细间距 QFP 器件手工焊接指南 图 23. 清洗焊盘 但有一个焊盘变弯 图 24. 被矫直的焊盘 C 焊接一个新 QFP PCB 上的焊盘应是清洁的并且上面没有任何焊锡 14 AN014-1.0 MAR01 AN014 微细间距 QFP 器件手工焊接指南 用镊子或其它安全的方法小心地将新的 QFP 器件放到 PCB 上 要保证器件不是跌落下来的因为引脚很容易损坏 用一个 小锄 或类似 的工 具推动 器件 使其 与焊 盘对齐 尽 可能对 得准 确一些 要 保证器 件 的放置方向是正确的 引脚 1 的方向 图 25. 靠近焊盘的新 QFP 准备对齐 图 26. QFP 已对准位置 将
12、焊台温度调到 725 385 将烙铁尖沾上少量的焊锡 用一个小锄或其它带尖的工具向下按住已对准位置的 QFP 在两个 对角位置的引脚上加少量的焊剂 仍然向下按住 QFP 焊接 两个对角 位置 上的引 脚 此时不 必担 心加过 量的 焊锡或 两个 相邻引 脚发 生短路 目的 是 用焊锡 将已AN014-1.0 MAR01 15 AN014 微细间距 QFP 器件手工焊接指南 对准位置的 QFP 固定住 使其不能移动 图 27. 已对准位置的 QFP 准备固定 在焊完对角后 重新检查 QFP 的位 置对准情况 如有必要 进行调整或拆除并重新在 PCB上对准位置 图 28. 焊住对角的 QFP 现在
13、你 已准 备好焊 接所 有的引 脚 在烙铁 尖上 加上焊 锡 将所有 的引 脚涂上 焊剂 使引脚 保 持湿润 用烙铁尖接触每个 QFP 引脚的末端 直到看见焊锡流入引脚 重复所有引脚 必要时向烙铁16 AN014-1.0 MAR01 AN014 微细间距 QFP 器件手工焊接指南 尖加上少量的焊锡 如果看到有焊锡搭接 你也不必担心 因为在下一步你将清除它 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 图 29. 保持烙铁尖与被焊引脚并行 AN014-1.0 MAR01 17 AN014 微细间距 QFP 器件手工焊接指南 焊完所 有的 引脚后 用 焊剂浸 湿所 有引脚 以便 于焊
14、锡 清洗 在需 要的 地方吸 掉多 余的焊 锡 以消除任何短路 /搭接 图 30. 吸除焊锡 #1 图 31. 吸除焊锡 #2 用 4 倍放大 镜 或更高倍数 检查短路或边缘焊锡搭接 焊锡搭接应在每个器件引脚与 PCB18 AN014-1.0 MAR01 AN014 微细间距 QFP 器件手工焊接指南 之间有一个平滑的熔化过渡 如有必要 重焊这些引脚 图 32. 外观检查 检查完 成后 该从 电路 板上清 除焊 剂 将 硬 毛 刷浸入 酒精 沿引 脚方 向擦拭 用 力要适 中不要过分用力 要用足够的酒精在 QFP 引脚间仔细擦拭 直到焊剂消失为止 图 33. 用于清洗的异丙基酒精和硬毛刷 只能沿引脚方向刷洗 用压缩干燥空气或氮干燥电路板 如果没有这样的设备 要让电路板在空气中干燥 30 分钟以上 使 QFP 下方的酒精能够挥发 QFP 引脚应看起来明亮 没有残留的焊剂 AN014-1.0 MAR01 19 AN014 微细间距 QFP 器件手工焊接指南 图 34. 清洁而明亮 重新检查焊接质量 如有必要 重焊引脚 图 35. 立体变焦检查台 7X 到 40X 放大 帮助检查焊接质量 20 AN014-1.0 MAR01
