無引腳表貼元器件焊接
與理論課程中的計(jì)算和軟件課程的編程不同,智能車競賽制作中包含了一些機(jī)械和電子手工制作過程,其中控制電路需要借助于電路板來實(shí)現(xiàn)主要的信號(hào)處理與控制算法。在本科階段的電子工藝實(shí)習(xí)中,很多同學(xué)已經(jīng)掌握了基本電路板設(shè)計(jì)、焊接與調(diào)試的方法。

現(xiàn)在很多的元器件的封裝越來越小,一些特殊封裝的元器件集成電路(BGA,QFN等)依靠普通的電烙鐵無法可靠地進(jìn)行焊接。在智能車競賽細(xì)則中,對(duì)于一些這樣封裝的傳感器(主要是加速度計(jì)和陀螺儀)允許參賽隊(duì)伍選購成品的模塊。如果參賽隊(duì)員能夠掌握 這些器件的焊接和更換的基本方法,不僅可以節(jié)省一部分制作費(fèi)用,同時(shí)也為調(diào)試和維修提供便利。
現(xiàn)在手邊正好在調(diào)試一塊電路板,其中包括有TS3V712S集成電路,它完成兩路VGA信號(hào)的切換。TS3V612S集成芯片是QFN封裝的,幫助焊接的人員沒有掌握它的焊接要領(lǐng),所以造成電路板工作不正常。主要是外部引腳沒有能夠與集成芯片良好的焊接。
下面只好將芯片拆下來,重新進(jìn)行焊接。拆這類芯片,只要使用一個(gè)手持的熱風(fēng)槍,將出口溫度調(diào)整在350左右,風(fēng)力中等偏大一些便可以輕松將芯片拆下來。

這個(gè)過程中,請(qǐng)注意使用熱風(fēng)槍對(duì)準(zhǔn)芯片來回?cái)[動(dòng)均勻加熱。等到芯片有了松動(dòng)跡象之后,在使用尖嘴鑷子輕輕將芯片取下即可。切忌在焊錫還沒有完全融化的時(shí)候,用力取下芯片。這樣容易造成焊盤的脫落。對(duì)于后面重新焊接造成影響。
拆下的芯片與焊盤上已經(jīng)鍍有一層焊錫了。這為重新焊接打下了基礎(chǔ)。如果是新的電路板和芯片,為了方便后面的焊接,需要在焊之前預(yù)先在焊盤上烙上一層焊錫。

無論是預(yù)涂焊錫,還是重新焊接之前,都需要對(duì)焊盤進(jìn)行清理??梢允褂闷胀ǖ木凭?,或者專用的洗板水,對(duì)于焊盤進(jìn)行擦拭。然后再涂抹上一層助優(yōu)良的助焊膏。這對(duì)于保證焊接質(zhì)量非常重要。
助焊膏不需要涂抹過多,但是需要涂抹均勻。

下面就是重新焊接芯片的過程。為了保證焊接過程可靠重復(fù)進(jìn)行,建議將手持的熱風(fēng)槍固定在一個(gè)支架上。這樣可以保證加熱過程均勻,可持續(xù)升溫和降溫。
下圖中,顯示了熱風(fēng)槍夾持在鐵架上,對(duì)準(zhǔn)需要加熱焊接的電路板。上面的放大鏡頭是為了便于觀察芯片擺放對(duì)齊位置以及焊接過程的細(xì)節(jié)。

將芯片按照正確的位置和方向放在焊盤上。設(shè)置熱風(fēng)槍的溫度為300~350度左右。出口風(fēng)速最小,這是為了防止熱風(fēng)吹跑芯片。也有專門用于表貼焊接的紅外加熱燈,這樣就可以避免熱風(fēng)對(duì)于芯片位置的影響。
只要熱風(fēng)槍的出口風(fēng)度足夠小,也可以完成焊接。在此過程中,需要仔細(xì)觀察芯片與電路板吸和的過程。在焊盤錫融化后,在助焊膏的潤化作用下,芯片會(huì)自動(dòng)將焊盤對(duì)齊,因此,在這個(gè)過程中可以看到芯片的移動(dòng)對(duì)齊過程。

助焊膏在高溫下會(huì)出現(xiàn)部分汽化物質(zhì),推動(dòng)芯片移動(dòng)。在焊錫完全融化后,可以使用尖嘴鑷子輕輕觸碰芯片,可以看到芯片會(huì)在融化錫的浸潤作用下,保持與焊盤的對(duì)齊狀態(tài)。
在判斷焊錫完全融化,助焊膏氣化結(jié)束,芯片對(duì)齊之后。使用鑷子在芯片上施加垂直往下的壓力。然后關(guān)掉熱風(fēng)槍,等到芯片降溫,焊錫凝結(jié)。最終完成焊接的過程。
等到芯片降到室溫之后,可以使用專門的洗板水將剩余的助焊劑清洗干凈。

如果調(diào)試發(fā)現(xiàn)上述焊接過程仍然存在接觸故障,可以重復(fù)上述的拆解與復(fù)焊過程,直到焊接成功。這個(gè)焊接過程,通過幾次觀察和練習(xí),便可以逐步提高焊接的成功率和質(zhì)量,這為電路板的制作和調(diào)試節(jié)省大量的時(shí)間。