Как выпаять микросхему из платы феном

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.

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 :).

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.

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).

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.

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

Все о пайке микросхем феном

При монтаже мелких радиоэлементов на печатные платы наилучшие результаты дает пайка микросхем специальным феном. Этот процесс требует определенных знаний и навыков, поэтому мы расскажем, как нужно паять феном с флюсом без повреждения платы и компонентов на ней.

Особенности пайки

Сейчас развитие электроники идет по пути все более плотного монтажа компонентов на печатной плате. Помимо очевидных достоинств, прогресс приводит к трудностям ремонта из-за очень компактных размеров. Это очень затрудняет работу паяльником, и поэтому для монтажа планарных деталей, микросхем и смд-конденсаторов обычно применяется пайка с помощью специального фена.

Термофен – это отдельный элемент паяльной станции. Он создает узкий поток воздуха, нагретого до температуры 400–500 градусов и двигающегося с определенной скоростью.

Поэтому при работе с ним нужно учитывать ряд особенностей.

• Температуру нагрева следует регулировать в зависимости от выполняемой работы, размера компонента и вида припоя.
• Скорость потока воздуха должна быть наименьшей, иначе при работе фен может сдуть соседние мелкие компоненты. Но от нее зависит скорость прогрева, поэтому ее нужно регулировать индивидуально.
• Фен комплектуется несколькими насадками, которые регулируют мощность воздушного потока. Правило простое – для мелких деталей лучше выбирать узкую насадку.
• При нагреве припой, закрепляющий соседние компоненты, может размягчиться. Тогда эти детали сдвинутся, нарушится контакт между ними, и плата будет работать некорректно. Во избежание этого их нужно экранировать фольгой или термоскотчем, чтобы они не нагрелись.
• Фен нужно держать строго перпендикулярно поверхности платы.

Исходя из этого, к работе нужно подойти максимально ответственно.

Топ 9 способов выпаять микросхему

Новички, которые только начинают постигать азы пайки, испытывают сложности с выпаиванием микросхем. Это действительно не просто, но только если не пользоваться хитрыми приемами. Рассмотрим лучшие из них.

Выпаивание микросхемы паяльником

Если в наличие есть только паяльник, то нужно смазать место пайки флюсом и прогревать все выходы водя жалом по ним. С обратной стороны микросхема поддевается пинцетом или отверткой. Необходимо ее оттягивать. Требуется разогреть равномерно все выходы, и когда они расплавятся, то компонент демонтируется.

Использование иголки от шприца

Выводы компонентов смазываются флюсом, затем они поочередно прогреваются жалом и на них надевается иголка от шприца. Так как она из стали, то олово к ней не липнет. Как следствие внутри нее останется выпаянная ножка компонента, а сама иголка потом легко выйдет из застывшего снаружи припоя.

Работа оловоотсосом

Очень легко выпаять микросхему оловоотсосом. Перед работой на нем взводится курок, затем паяльником расплавляется припой на ножке. После этого сопло инструмента приставляется к жидкому олову и нажимается кнопка. В результате тот вбирает в себя весь припой.

Использование оплетки (провод ПЩ)

Можно применять специальную оплетку для впитывания припоя. Она смачивается флюсом и прикладывается к выходу микросхемы. Нужно расплавить олово, и оно перетечет на оплетку, так как она обладает гигроскопичностью.

Вместо покупной, можно использовать оплетку из ТВ кабеля. За счет большого размера, она впитывает намного больше олова.
Также вытягивает олово многопроволочная жила из обычного кабеля. Она не настолько хороша как оплетка, но тоже работает.

Применение спирали из проволоки

Можно зачистить провод, и накрутить его медную жилу на иголку или тонкое шило.

Полученная смоченная флюсом спираль прикладывается к разогретому выводу компонента. Олово перетечет в эту трубку, и ножка останется свободной. Пока припой не застыл, его можно вытряхнуть из инструмента, чтобы использовать спираль дальше.

Отвод припоя трубкой изоляции провода

Нужно снять изоляцию с провода. Эта трубка натягивается на разогретый вывод с расплавленным оловом. Нужно подождать пару секунд и сорвать ее. Весь припой окажется в ней, а ножка микросхемы освободится.

Разбавление припоя сплавом Розе

Небольшое количество сплава Розе нужно расплавить возле выходов компонента, чтобы он попал на припой. Разбавленное им олово будет расплавляться при меньшем нагреве. Это позволит не перегревая плату подогреть все ножки паяльником и вытащить микросхему.

Демонтаж феном

Выходы микросхемы можно разогреть паяльным феном и просто снять нужный компонент. Лучше всего в этот момент оттягивать его на обороте пинцетом. Это быстро и просто, но при использовании фена происходит перегрев платы.

Выпаивание феном и сплавом Розе

Можно залудить ножки микросхемы сплавом Розе, а затем расплавить разбавленное олово феном. Сплав после этого нужно убрать, чтобы при дальнейшей пайке он не портил свежий припой.

Как правильно отпаять радиодетали с платы

При ремонте радиоэлектронной аппаратуры возникает необходимость без повреждения выпаять из платы микросхему или другой электронный компонент. При этом требуется не повредить отверстия платы, печатные проводники и детали, расположенные рядом. Эта операция требует аккуратности, сосредоточенности, а также определенного набора оборудования.

Подготовка

Перед тем, как отпаять электронный компонент, надо выполнить определенные подготовительные работы. В принципе, они не обязательны, но их выполнение повысит вероятность успешности демонтажа.

Можно попытаться частично заместить свинцово-оловянный припой более легкоплавким составом. Для этого применимы сплавы Вуда или Розе. Надо набрать паяльником немного низкотемпературного сплава, затем расплавить припой на выводе микросхемы. Часть состава останется на месте пайки. Очистив жало от припоя, можно повторить операцию. В итоге припой на основе олова в большей или меньшей степени заместится легкоплавким составом, что облегчит демонтаж.

Иногда встречается ситуация, когда выводы, вставленные в отверстия платы, загибаются перед пайкой. Это затрудняет снятие микросхем. Перед демонтажом надо выправить каждый вывод – расплавив припой, пинцетом, скальпелем или другим инструментом распрямить каждую ножку электронного компонента. При этом заодно удаляется часть припоя, что поможет в дальнейшем.

И последнее, что рекомендуется сделать перед операцией по удалению микросхем – покрыть каждый вывод слоем флюса. Это создаст теплоизолирующую пленку и уменьшит скорость застывания припоя.

Способы отделения радиодеталей от платы

Проще всего отпаять электронный элемент с двумя гибкими выводами (многие типы маломощных резисторов, конденсаторов, диодов и т.д.). Здесь даже не потребуется специального оборудования, кроме паяльника. Нагревается контактная площадка одного вывода до расплавления припоя. Затем элемент слегка отгибается так, чтобы вывод вышел из отверстия. Затем нагревается контактная площадка другого вывода и деталь полностью снимается с платы.

Если выводы не гибкие (у мощных резисторов) или их количество больше двух (три или четыре, например, у транзисторов или оптронов) потребуется определенная ловкость. Надо попеременно перемещать жало от вывода к выводу и нагреть места крепления так, чтобы они оказались расплавлены одновременно. Выбрав момент, можно вытянуть деталь. Таким способом можно выпаивать не только детали для дырочного (through hole) монтажа, но, при определенной сноровке, и SMD компоненты.

Для демонтажа других элементов придется применить различные приспособления. Они помогут удалить припой из места крепления выводов.

Паяльник

Можно использовать жало паяльника. Прогревая место пайки, на жало набирается некоторое количество припоя. Процесс похож на облуживание жала с помощью припоя с платы. Расплав надо удалить и снова нагреть контактную площадку.

Для очистки жала от набранного припоя не надо стряхивать расплавленный металл. Лучше воспользоваться тканью или губкой.

Через несколько последовательных действий место крепления вывода очистится от припоя. Освободив все выводы, корпус можно вытащить с минимальными усилиями.

Недостаток способа – многоразовый нагрев печатных проводников и площадок. При этом они могут отслоиться. Метод применим, если состояние платы не имеет значения.

Лезвие бритвы

Для микросхем в планарном корпусе можно использовать лезвие бритвы. Нагревая крайние выводы, надо просунуть острие лезвия между выводом и платой и приподнять ножки. Продвигаясь последовательно от одного края к другому, можно снять микросхему.

Швейная игла

Для микросхем для «дырочного монтажа» можно использовать швейную иглу. Расплавив припой, надо иголкой отодвинуть вывод от края дырки. Ножку придерживают до застывания припоя. Таким способом образуется промежуток между выводом и припоем. Этот способ эффективен при выпайке элементов из платы с односторонним монтажом без металлизации отверстий.

Игла от шприца

Вместо швейной иглы можно использовать иглу от шприца. Она сделана из стали, к ней припой в присутствии нейтрального флюса прилипает плохо. Кончик иглы лучше немного развальцевать так, чтобы она с небольшим усилием надевалась на вывод микросхемы. Нагревая паяльником контактную площадку, надо продвигать иглу по мере плавления припоя, надевая ее на вывод вращающими движениями до тех пор, пока ножка полностью не изолируется от расплава. После этого припою надо дать остыть и можно переходить к следующему выводу.

Если предполагается производить демонтаж микросхем в больших объемах, лучше купить набор демонтажных игл. В него входят трубочки различных размеров.

Вакуумный отсос

Другой метод удаления припоя – применение вакуумного отсоса. Перед началом работы его пружину надо взвести до щелчка фиксатора. Уперев носик отсоса в место пайки, надо расплавить припой паяльником, и нажать кнопку на корпусе приспособления. Жидкий расплав мгновенно втянется внутрь. При необходимости процедуру можно повторить до полного удаления припоя, а затем переходить к другому выводу.

После использования из внутренней емкости отсоса надо удалить остатки застывшего металла. Еще лучше делать это после очистки каждого контактного пятачка.

В состав некоторых профессиональных паяльных станций входит паяльник с отсосом. Таким инструментом пользоваться гораздо удобнее.

Кусочек оплетки

Хорошо втягивает жидкий припой оплетка коаксиального кабеля или экранированного провода. Надо снять кусочек оплетки достаточной длины, смочить ее жидким (пастообразным) флюсом или расплавом твердой канифоли, хорошо пропитав отрезок на нужном участке. Оплетка прикладывается к контактной площадке (можно накрыть сразу несколько выводов), место пайки прогревается паяльником до полного расплавления припоя и всасывания расплава оплеткой. По окончании процедуры кончик оплетки, пропитанный припоем, отрезается.