四、QFN器件PCBA加工返工指南 

QFN安裝到PCB上以后，只能通過X-RAY進(jìn)行透視檢查其焊點(diǎn)是否有氣泡、錫球或其它不良缺陷，包括檢查焊點(diǎn)的形狀和尺寸。通過傳統(tǒng)的電烙鐵補(bǔ)焊返工，只能對(duì)外露部分焊點(diǎn)有效，如果QFN底部焊點(diǎn)存在缺陷，只能將元件拆除后返工。盡管QFN元件很小，但拆除和返工都是可以手工完成的，但這是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的工作。因?yàn)镼FN元件本身體積很小，它們又通常被貼裝在又輕又薄元件密集度又高的PCB上。以下的返工指南可以幫助你輕松提高QFN元件返工的成功率。 

1、烘烤 

開始返工之前，需要將PCBA在125℃的溫度下烘烤至少24小時(shí)，以除去PCB和元件的潮氣。 

2、拆除元件 

拆除元件的溫度曲線最好與裝配元件時(shí)的回流焊溫度曲線一致，但是，焊錫液相線以上的時(shí)間可以適當(dāng)減少，只要能保證完成焊錫回流就可以了。推薦在PCBA底面用對(duì)流方式加熱，PCBA頂部用熱風(fēng)噴嘴對(duì)元件本體加熱。底部加熱盤的溫度設(shè)置為235-325℃，PCBA底部離加熱盤間隙為25mm，如圖5和圖6所示。 

   

圖5 加熱盤式返工臺(tái)                                 圖6加熱盤式返工臺(tái)外觀

 

在開啟噴嘴的熱風(fēng)之前，PCBA須從1-3℃/min的速度被加熱到55±5℃，噴嘴吹出的熱風(fēng)溫度大約為425℃。為慎重起見，可以先用吸錫帶將元件周邊可見焊點(diǎn)的焊錫清除。熱風(fēng)開啟以后將噴嘴下降到離元件15-25mm的位置（如圖7）。當(dāng)回流溫度達(dá)到以后，可以應(yīng)用邊緣加熱系統(tǒng)向元件底部縫隙中吹熱氣，有利于面積較大的中央散熱焊點(diǎn)的熔化。加熱的同時(shí)，可以在QFN元件的角上插入尖頭鑷子，輕輕用力往上挑元件，這樣一旦所有焊點(diǎn)的焊錫都熔化時(shí)，元件就可以被挑起。（如圖8） 

因?yàn)镼FN元件很小很輕，所以要嚴(yán)密注意控制加熱時(shí)間，避免QFN元件過度受熱損壞，同時(shí)，應(yīng)注意避免對(duì)周邊元件的受熱影響。 

   

圖7 熱氣噴嘴距離元件的尺寸要求               圖8 用鑷子尖輕挑元件 

 

一旦元件全部回流完成，用真空吸嘴或鑷子將元件移除，真空壓力宜設(shè)為小于380mmHg，以防止在元件未充分回流而過早吸取元件時(shí),使PCB焊盤剝離損壞（如圖9、圖10）。 

   

 圖9 I/O焊盤剝離損壞                                                                               圖10 元件被移除

 

3、清理焊盤 

使用刀形烙鐵頭或吸錫帶清理PCB焊盤上的殘錫和松香（如圖11），然后用溶劑清洗（如圖12）。 

   

圖11用吸錫帶清理焊盤                              圖12 清洗后的PCB焊盤

 

4、焊錫膏印刷 

在大約50-100倍的顯微鏡下，將特制的小鋼網(wǎng)的漏孔與PCB上元件的焊盤對(duì)準(zhǔn)，用特制的小刮刀印刷焊錫膏，小刮刀寬度應(yīng)與元件寬度一致，以保證一次印刷成功。 

5、元件重新貼裝和回流焊接 

由于QFN重量很輕，在回流焊過程中的自對(duì)中能力很強(qiáng)，所以對(duì)貼裝精度要求不是很高。用于貼裝的返工臺(tái)的XY坐標(biāo)和旋轉(zhuǎn)角度應(yīng)該可以作精細(xì)調(diào)整，由于焊盤在元件底面，借助50-100倍的光學(xué)成像系統(tǒng)，可以幫助進(jìn)行元件對(duì)準(zhǔn)。貼裝完成后，使用與初次生產(chǎn)時(shí)同樣的溫度曲線重新進(jìn)行回流焊接。

 

五、無奈的選擇：手工返工指南 

如果由于PCBA元件密集度太高而無法使用特別小鋼網(wǎng)印刷焊錫膏，就只能無奈地選擇手工焊接進(jìn)行返工，依據(jù)以下步驟同樣可以獲得很高的成功率。 

第1步 先測(cè)量和記錄需更換的QFN元件的厚度，這個(gè)厚度指元件本體頂面至底面（包括中央裸焊端）的尺寸。（如圖13） 

圖13 用卡尺測(cè)量元件厚度 

 

QFN中央裸焊端上錫：烙鐵頭溫度設(shè)置為370℃，涂布適量液體助焊劑，將事先已貯滿焊錫的烙鐵頭輕輕地接觸中央裸焊端，并保持?jǐn)?shù)秒鐘，當(dāng)焊錫開始潤濕焊端時(shí)，可以觀察到助焊劑氣化成煙霧狀，烙鐵頭上的焊錫轉(zhuǎn)移到了元件中央裸焊端上，形成一個(gè)漂亮的中間最高四邊略低的“枕形”焊點(diǎn)，（如圖14、圖15和圖16所示）。 

清洗助焊劑殘?jiān)?，測(cè)量元件本體頂面至枕形焊點(diǎn)的最高點(diǎn)的尺寸，減去先前所測(cè)的元件的厚度，要求元件中央裸焊端上的枕形焊點(diǎn)高度達(dá)到0.1mm-0.35mm。（如圖17所示）。 

   

圖14 給QFN中央裸焊端上錫（已完成25%）    圖15 給QFN中央裸焊端上錫（已完成90%） 

   

圖16 給QFN中央裸焊端上錫（已完成）          圖17 測(cè)量“枕形”焊點(diǎn)的高度

 

如果枕形焊點(diǎn)高度不合適，可以重新涂布助焊劑，將枕形焊點(diǎn)熔化后，用吸錫帶吸走部分焊錫，以降低枕形焊點(diǎn)的高度。因?yàn)檫^高的焊點(diǎn)，更容易引起周邊I/O焊點(diǎn)的橋連，所以，枕形焊點(diǎn)的高度還是低一點(diǎn)比較好。枕形焊點(diǎn)制作完成后，需清理元件周邊I/O焊端上的焊錫殘?jiān)椭竸堅(jiān)?nbsp;

第2步 重新在元件的枕形焊點(diǎn)上涂布適量新鮮助焊劑，并借助顯微鏡盡可能精確地手工貼裝到PCB上，注意根據(jù)第1腳的位置確定元件方向。由于枕形焊點(diǎn)的存在，元件貼在PCB上后會(huì)搖搖晃晃，不太穩(wěn)定，所以手上動(dòng)作要特別小心。用鑷子輕輕壓住元件，通過噴嘴吹出熱風(fēng)加熱元件頂部，直到枕形焊點(diǎn)熔化（如圖18）。當(dāng)枕形焊點(diǎn)熔化時(shí)，你會(huì)感覺到元件有輕微的下沉。移走噴嘴，待冷卻后，元件已被固定在PCB上。清理助焊劑殘?jiān)?，并檢查元件頂面是否水平，元件I/O焊端與PCB上的I/O焊盤是否對(duì)準(zhǔn)。如不準(zhǔn)，可以重新涂布助焊劑，將枕形焊點(diǎn)重新加熱熔化后，用鑷子輕輕撥動(dòng)調(diào)整。 

   

圖18 加熱使“枕形”焊點(diǎn)熔化                               圖19 逐個(gè)手工焊接 

 

第3步 涂布新鮮助焊劑到元件周邊I/O焊端和PCB上的I/O焊盤，用尖頭烙鐵逐個(gè)點(diǎn)焊，注意避免引起橋連（如圖19）。完成焊接后，用溶劑清洗除去元件和PCB上的助焊劑殘?jiān)?，終于獲得完美的返工效果（如圖20）。 

      圖20 完成返工后的元件外觀