《电子元件与材料》
1 引言
半导体元器件在调试、维修或焊错的情况下,需要将已焊接错误的连线、元器件或者集成电路等器件拆卸下来,这个过程被称为拆焊(又称解焊),属于焊接技术的重要组成部分之一。实际操作过程中,拆焊比焊接还要麻烦,其对方法和工具的要求更高。如果拆焊方法不恰当,很容易造成器件的损坏,甚至会使铜箔脱落,从而对印制电路板造成破坏。
随着电子工业的迅猛发展,电子产品向高性能和小型化、轻型化方向发展,且电子产品在生产和加工的过程中及产品使用后期的电装保障技术要求更快速、更准确。面对军品科研项目时间紧、任务急、工作质量要求高等严峻形势,快速、安全的拆焊技术显得相当重要。
热风枪是制作及维修电子产品的主要工具,从拆焊小型电子元件到大规模集成电路都可以使用热风枪来完成,操作中要对热风枪的温度、风量、加热时间等进行严格控制。温度过低会使加热时间延长,容易造成元件虚焊、假焊,降低焊接的机械强度和电接触性;温度过高容易烧坏元件及线路板,造成损失;风量大了又会吹掉小型元件。因此,正确使用热风枪是快速返修印制板等电子产品技术的关键环节。
2 拆焊方法探究
2.1 元件拆焊方法对比
对于印制电路板元器件的快速拆焊方法,比较常用的有电烙铁直接拆焊、用手动吸锡器拆除、用电动吸锡枪拆除、使用热风枪拆除等,对比如表1 所示。
通过对比,比较常用的电路板拆焊方法中,使用热风枪的拆焊方式适用范围更广,也更快速安全,因此有必要对热风枪拆焊的方法进行研究。
2.2 热风枪的结构、原理及作用
热风枪由加压气泵、风速调节器、加热元件、温度调制器、手柄等组件构成。其工作原理是由220 V交流电分别给电热丝、气泵提供电源,控制电路分别调节温度和风量,焊接时利用热风枪口吹出的热风对元器件进行拆焊。热风枪使用2 只晶闸管(双向可控硅)来实现对温度、风量的调节。
图1 常用热风枪及温度显示部分
生产常使用的热风枪主要应用在焊点密、焊接质量要求高的印制电路板拆焊方面,不仅包括拆焊贴片集成芯片和小型贴片元件,还包括管脚特别密集的插座和器件,特别是四边有脚、下面有脚、无脚(BGA、QFP、PLCC)封装的芯片等。
3 使用热风枪拆焊印制电路板的可行性分析
通过分析热风枪的拆焊时间与温度、印制电路板的耐温、拆焊器件周围元器件布局等因素,判断热风枪拆焊技术是否能够解决印制电路板大面积、多焊点通孔器件的逐点拆焊问题。
3.1 热风枪的风速、温度与时间的控制
热风枪的风流量较大,一般为0~27 L/mm 之间连续可调,出风口温度自动恒定,从而获得均匀稳定的热量和风量。使用过程中操作人员可以按照显示屏上的温度来手动调节,风口温度旋钮与温度对应见表2。
表1 常用快速拆焊工具对比
表2 风口温度分布
在确定拆焊温度的同时,拆焊的操作时间也至关重要。为了有效控制温度与时间的关系,对热风枪加热温度与时间进行实际检测,20 s 后热风枪温度恒定,拆焊时间与温度的关系见表3 和图2。
表3 热风枪温度与时间关系表
图2 热风枪温度与时间关系
锡铅焊料的熔点是183 ,完全液化的温度为215~225 ,常用电路板的极限温度为300 。若只达到焊锡液化的温度,由于器件自身吸热,会使熔化焊点的温度降低,导致器件难以拆除。所以只有让加热所需要的实际加热温度高于理想温度才可加快降低焊锡活性,加快焊点熔化速度、破坏焊点的形成,达到拆卸目的,一般热风枪开机后50 s左右可熔化焊锡。
3.2 拆卸印制电路板的可行性探讨
3.2.1 防止周边元器件过热
使用热风枪对元器件进行快速拆焊,是对印制电路板器件进行面加热,虽然提高了拆焊效率,但也有可能对其周边元器件造成损伤。为了提高拆焊质量,可利用锡箔纸或耐高温胶带遮挡周边元器件,或在需要拆除元器件的周围贴上防高温胶带(如图3),防止热风枪把周围的元件吹飞或烫坏,有效杜绝热风枪热辐射范围内周边元器件出现过热的现象。
图3 防止周边元器件过热
3.2.2 防止周边元器件出现静电击穿
在印制板拆焊过程中,操作人员必须穿着防静电服,佩戴防静电手环,并把印制板放在防静电台面上,要求可靠接地,以防止拆焊过程中元器件出现静电击穿现象,如图4、5 所示。
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