РадиоЛоцман - Все об электронике

Простой способ выпаивания микросхем в QFP- и QFN-корпусах

В статье приводится простой способ выпаивания микросхем в QFP- и QFN-корпусах с платы, основанный на её нагреве инфракрасным излучением мощной галогеновой автомобильной лампы. Этот способ абсолютно не повреждает ни саму микросхему, ни плату, с которой она снимается.

Вебинар Экономичные решения МЕAN WELL для надежных разработок - 30.09.2021

Введение

Часто требуется извлечь микросхему в корпусе для поверхностного монтажа (SMD) из уже изготовленной платы. Если выпаивание таких микросхем с двусторонним расположением выводов (SOIC, SOP и т.п.) не представляет особой проблемы, то с микросхемами в квадратных корпусах с 4-сторонним расположением выводов, например, QFP (Quad Flat Package) и особенно «безногих», QFN (Quad Flat No-leads package), у которых в качестве выводов используются контактные площадки, расположенные с одной стороны микросхемы, на взгляд автора, могут возникнуть определенные трудности. Дело осложняется еще тем, что в корпусах QFN со стороны контактных площадок имеется «земляная» пластина, расположенная в середине микросхемы и также припаянная к плате. В подавляющем большинстве случаев для выпаивания таких микросхем используется достаточно дорогой (от 2000 руб. и выше) паяльный фен, горячий воздух которого направляется на микросхему, и при разогреве её до температуры расплавления припоя она уже легко снимается с платы. Однако такой способ имеет два недостатка. Во-первых, конечно, относительно высокая стоимость фена, во-вторых (и это главное), нагрев микросхемы до той температуры, которая позволяет расплавить припой, может привести к выходу из строя микросхемы. Особенно это касается микроконтроллеров с «зашитой» программой, которую желательно сохранить. Можно, конечно, направить фен на обратную сторону платы для ее разогрева, однако для получения приемлемой температуры расплавления припоя нагрев обратной стороны платы должен быть настолько интенсивным, что стеклотекстолит начинает уже обугливаться и дымиться, выделяя настолько отвратительный запах, что плату хочется побыстрее выбросить в окно :).

Конструкция устройства.
Рисунок 1. Конструкция устройства.

В статье приводится альтернативный способ нагревания обратной стороны платы инфракрасным излучением галогеновой лампы для фары автомобиля. При этом обратная сторона платы не только не обугливается, но даже не особенно и нагревается, а припой со стороны микросхемы нагревается настолько интенсивно, что микросхема легко снимается с платы. Стоимость подобной галогеновой лампы на порядок (а то и на два) меньше стоимости фена, а конструкция подобного «нагревателя» очень проста и поэтому достаточно дешева. Ниже будет рассмотрена конструкция устройства, показаны принцип его работы и её результаты.

Конструкция и работа устройства

Основу конструкции составляет стеклотекстолитовая пластина толщиной 4 мм, к которой болтами М5 и гайками прикручены два гардинных уголка размером 120×55×17×3.5 мм (Рисунок 1). Автор использовал галогеновую лампу марки TORSO на 12 В мощностью 100/80 Вт (с двумя спиралями) с цоколем HB5 (Рисунок 2). Цоколь лампы вставляется в ответный разъем («фишка»), который прикручен к стеклотекстолитовой пластине тремя винтами М2.5 впотай и гайками. Для этого на торце разъема были просверлены три соответствующих отверстия, а в пластине для установки разъема прорезано окно, и также просверлены три отверстия (Рисунок 3). Плата, с которой необходимо выпаять микросхему, закрепляется на уголках обычными канцелярскими зажимами. В качестве источника питания (ИП) автор использовал зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов с максимальным током 10 А. Подключение лампы к ИП осуществляется двумя 3-контактными разъемами XLR (мама и папа). Обе спирали лампы подключаются параллельно (в связи с простотой схема не приводится). Измеренное напряжение на лампе, когда включены обе спирали, при токе 9 А составило 11.4 В. При этом мощность составила чуть более 100 Вт (что нетрудно подсчитать). Это означает, что лампа работает почти вполнакала (максимальная мощность лампы, когда работают обе спирали, по паспорту составляет 180 Вт). Дальнейшее увеличение мощности не требуется по трем причинам. Во-первых, работа вполнакала существенно продлевает срок службы лампы, во-вторых, в ИП установлен предохранитель на 10 А, и при включении, когда спирали еще холодные, ток может превысить 10 А, и предохранитель может сгореть (что, конечно, нежелательно), и, в-третьих, температура нагрева достаточно высокая, чтобы расплавился припой с обратной стороны платы, и микросхемы легко снимаются, и достаточно низкая, чтобы нагреваемая сторона платы не обугливалась. На самом деле она не только не обугливается, но даже особенно не нагревается. (Может, стеклотекстолит пропускает инфракрасное излучение, а дорожки – задерживают его, отчего поглощают и, естественно, интенсивно нагреваются?). Никакого запаха при таком нагреве, как показала практика, плата не выделяет. При расстоянии между платой и лампой 15 – 17 мм достаточно 3 – 4 минут прогрева, и микросхемы легко снимаются обычным пинцетом.

Примененная лампа.
Рисунок 2. Примененная лампа.

Здесь следует заметить, что применение галогеновой лампы автор «подсмотрел» в Интернете [1]. Однако в [1] нагрев производится со стороны микросхемы, что, во-первых, нежелательно (см. выше), а во-вторых, очень неудобно, т.к. весь обзор закрывает сама лампа с «абажуром», «подлезть» под который пинцетом весьма проблематично (сравнить с Рисунком 3).

Устройство в работе.
Рисунок 3. Устройство в работе.

Стеклотекстолитовая пластина достаточно жестко зажимается в небольших тисках (Рисунок 3).

Результаты работы

Рисунок 4, на взгляд автора, достаточно красноречиво свидетельствует о результатах работы устройства. Единственный комментарий касается фотографии Рисунок 4в. Как можно убедиться из этой фотографии, обратная сторона платы сохранила свой первозданный вид, и никакого обугливания нет и в помине.

Результаты работы устройства
Результаты работы устройства
Результаты работы устройства
Рисунок 4. Результаты работы устройства: (а) – исходная плата,
(б) – плата со снятыми микросхемами, (в) – обратная
сторона платы с выпаянными микросхемами.

Что касается микросхемы в корпусе QFN-20 (это микроконтроллер C8051F330), то для повторного использования её необходимо промыть в растворителе (ацетоне или спирте) с целью удаления канифоли, покрыть жидким флюсом (например, ЛТИ-120), пройтись паяльником по всем контактным площадкам и еще раз промыть в растворителе. Как показала практика, программа, «зашитая» в микроконтроллере, полностью сохраняется, а её работоспособность полностью подтвердилась.

Заключение

Примененный способ выпаивания микросхем в QFP и особенно в QFN корпусах, на взгляд автора, достаточно прост, дешев, удобен и рекомендуется для использования.

Литература

  1. Делаем дешевый ИК паяльник из галогеновой лампочки для пайки мелких деталей и микросхем.

Изготовление 1-4 слойных печатных плат за $2

Синхронизатор тактового сигнала с двумя цифровыми контурами ФАПЧ AD9546 от Analog Devices
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя
Фрагменты обсуждения (только последние 20 сообщений):Полный вариант обсуждения »
  • Они не осыплются, если не перестараться. А вообще, с платы на рисунке я поснимаю компоненты феном вообще без нижнего подогревателя. Вот пусть автор этой лампочкой отпаяет что-то с платы ноутбука ...
  • А я и без фена все поснимаю, просто положив плату на электроплитку. И я так изредка делаю в тех случаях, когда сама плата мне не нужна. Отсюда вопрос: чем метод автора лучше вышеописанного моего?
  • Я лично использовал электроплитку в качестве нижнего подогревателя. Если платы небольшие и рука набита, вполне рабочий вариант. Но лучше так не делать. А потом я собрал себе несколько подогревателей разных размеров на основе указанных мной модулей, сделал регулятор к ним и успешно ими пользуюсь ...
  • Подогревателя или нагревателя? Разница огромная - первый полезен, второй вреден.
  • Я лично использовал электроплитку в качестве нижнего подогревателя. Если платы небольшие и рука набита, вполне рабочий вариант. Но лучше так не делать. А потом я собрал себе несколько подогревателей разных размеров на основе указанных мной модулей, сделал регулятор к ним и успешно ими пользуюсь ...
  • Правильно. Потому как нижний подогреватель предотвращает коробление платы из-за её одностороннего нагревания верхним нагревателем, а нижний нагреватель в отсутствии верхнего подогревателя - наоборот, способствует этому короблению. Автор пропагандирует второй вариант... :(
  • Вопрос, пользуясь случаем. Никто не практиковал вот такие насадки на фен в качестве альтернативы "обычная насадка плюс нижний подогрев"? [IMG]https://ae01.alicdn.com/kf/HTB1v7uvXvWG3KVjSZFPq6xaiXXac.jpg[/IMG]
  • Пробовал разные насадки, и даже сам их делал из алюминиевого листа, под свои нужды. Ерунда это. Если ПП имеет [COLOR="Blue"]массивные полигоны[/COLOR] питания или земли, или еще чего-то, то толку без нижнего подогрева от этих хитрых насадок никакого, даже для самых маленьких ПП. [U]Пример из моей практики[/U]. ПП размером с пару спичечных коробков, нужно отпаять BGA484 (Altera). Без нижнего подогревателя ничего не выходит, как ни старайся, ибо ПП многослойная, и полигонов в ней - масса. [U]Другой пример[/U]. ПП размером с лист А5, запаиваем на нее BGA на 700 с чем-то ножек, феном, нижний подогрев посредством бытовой плитки с регулятором. Все хорошо, но от жара микросхема вспучилась. Дорогая, заметьте. После этого я и сделал себе пару подогревателей разных размеров и забыл об этой проблеме (готовое оборудование стоит порядка 2000 у.е., и нам его никогда не купят) ...
  • Спс, потому как насадки такие тоже отнюдь не дешевые.
  • Дорогая игрушка. И малоэффективная. Купите/сделайте лучше нижний подогреватель, это несложно. И верхний ИК - излучатель тоже делается в два счета на основе старого фотоувеличителя ...
  • Купить - цены на али вроде как от 5 тыр., не окупится. А делать - есть утюг и есть эл\плитка, оба с регуляторами. Осталось только температуру отладить. Да всё что-то никак руки не доходят :) Возможно потому, что рисковые выпайки я сам давно не делаю, отправляю в знакомую мастерскую по ремонту ноутов. Там ИК станция наикрутейшая и к этой станции руки золотые приделаны. Вот прямо сейчас лежат две платы памяти со станка с двумя 27С512 на каждой, надо сделать клон - отправлю на выпайку туда же, потому как риск где-то в лимона два оценивается, а то и больше. Ну а запрограммирую их и запаяю сам, не ноутбуковское это дело. :)
  • А я как раз делаю, чуть ли не каждый день. Посему без соотв. оборудования не обойтись ...
  • Гы-гы. Реболлинг чипов видеокарт обычная моя практика. [url]https://a.428.ua/img/808542/600/600/nastolnaya_plita_esperanza_ekh003k~463~352.jpg[/url] Я не работник мастерской и не желаю с этими мастерскими связываться. А проблемы решать надо. Электроплиткой надо не жарить плату, а подогревать. Для этого плату установить с зазором 2-5мм. Регулятор на двоечку или около того и пальцем щупаем нагрев чипа. Как только палец не терпит, помогаем сверху феном. За уголки чипа эмаль провод и в центре его скручиваем. Это будет за что пинцетом взяться при демонтаже. Как только чип снят плату тут же снять с подогревателя. Паять феном как паяльником с медным жалом не получиться. Потому хитромудрые насадки для фена бессмысленны. Все рано нагреваться будет пятно. А вот для паяльника вполне. Всякие SO и сетевухи со звуковухами так и снимаю. Ну если чип на выброс, то паяльником ватт 90 можно на него наступить пока не отпаяется. Лампы и прикуриватели имет слишком большую температуру и приходиться точно ловить зазор для теплового баланса. Проходил уже. Электроплитка инерционна и от начла дымления флюса есть временной зазор для спасения платы. Ну пока не поймешь не приноровишься. Видок этой замызганой платы достаточно красноречиво свидетельствует о низкой квалификации изобретателя. Отсюда и заумное решение пустяковой задачи с который строительный фен запросто справиться. Учитывать. Строительный фен дует много относительно холодного воздуха. Но если ему прикрыть входные отверстия то станет дуть горячее и тише все получиться. Это скучно и неинтересно.
  • [b]Croma[/b], насадка была показана не в целях запаивания, а для выпаивания. В расчете греть больше ноги чипа, чем его корпус. Обычной насадкой получается, что греем корпус, он греет ноги, ноги греют припой. А хотелось бы наоборот.
  • Обратите внимание ещё и на насадки, которые дуют "квадратом", прогревая и корпус микросхемы, и её выводы. В центре таких насадок часто есть "шайба" для распределения потока воздуха. Хаять сразу такие насадки тоже не стоит - каждый инструмент для своих задач. Я последний раз снимая QFP120 жалел что ещё нет у меня нужной насадки на фен. Хотя сколько людей - столько и мнений...
  • Подозреваю, что у таких насадок иное назначение, а именно - снижение вероятности сдувания соседних с выпаиваемым чипом мелких smd элементов. Если я правильно предполагаю, то такой насадкой чип накрывается, а фен переключается на минимальное давление. В вышесказанном не уверен, потому как сам не пробовал. Ибо эта игрушка тоже не дешевая. :)
  • Сдуть что-то с платы при демонтаже практически нереально. При монтаже - да, запаиваемый компонент очень легко сдуть с платы. А еще он подпрыгивает на закипающем флюсе (особенно если флюс неподходящий). Защита от этого - прихватывание компонента паяльником в нескольких точках, если это возможно. Но лучше все же использовать не фен, а ИК - излучатель ...
  • Значит мне такие платы всю дорогу попадаются, что я уже взял за правило фотать их со всех сторон перед выпаиванием, чтобы не было потом мучительно больно вспоминать что, где и как стояло... А монтаж я более феном не веду, только паяльником с жалом-иглой. Оно конечно гораздо дольше и кропотливее, зато надежность контакта проверять потом не надо. К BGA сие конечно не относится, я ими не занимаюсь. [IMG]https://ae01.alicdn.com/kf/H2b9618cd18934b2d8cde9fff67fa3327J.jpg[/IMG]
  • Ну, не знаю. Вы что, компрессором паяете ? :) Я не сдувал никогда и ничего. Если не трясти разогретую плату и ничего на нее не ронять, то ничего и не слетит. Другое дело, что некоторые платы от жара расслаиваются или меняют цвет. Но так бывает нечасто. О жале. Оно только для прихваток годится. Многие современные чипы с мелким шагом (0.5мм и меньше) имеют площадку на брюшке. Так что сначала прихватки паяльником, а уж потом фен или ИК. Если брюшко чистое, то я, как и вы, предпочитаю паяльник. Два слова о демонтаже неисправных ИС. Все, что можно, я вырезаю, а не выпаиваю. Беру новое лезвие и им подрезаю ножки прямо у корпуса, убираю чип и площадки очищаю паяльником. Естественно, все это делается под хорошим увеличением ...
  • Вот-вот, с этого всё и началось. Одну ногу прихватил, вторую, а потом подумал и прихватил все! :) Этот метод родом из СССР. В те времена бытовые платы были гетинаксовые, с них дорожки всю дорогу при пайке отваливались.
Полный вариант обсуждения »