记录第一次焊接LQFP48 和 LQFP64 包装芯片的过程
动机
想测一下STC8系列芯片,因为同型号的管脚功能基本相同,可以大包装cover小封装,而DIP40包装现在基本买不到,买起来太贵了,打算买LQFP自焊封装.
芯片实物
到货两片 STC8A8K64S4A12 LQFP64,两片 STC8H3K64S4 LQFP48. 图中看起来很大。其实大边长是10mm,小的边长是6mm,管脚间距是0.5mm,若手中有 STM32F103C8T6 可以对比一下,STM32F103C8T6 就是 LQFP48 封装的.
第一次焊接
焊接前做了很多功课,在网上看了很多教程和视频,对各大师流畅的拖焊技术赞不绝口.
实际测试没那么容易.
准备的工具
调温电烙铁、助焊剂(中性)、吸锡线
助焊剂二,,这是一种酸性焊剂存的焊剂会导电,遭受长记性
步骤
第一步是对齐固定管脚,这没问题
然后学习视频,先在四面管脚堆一些锡,没问题.
到了关键一步,拖出这么多焊锡就没那么容易了。. 我用的是窄刀头。对于堆积在管脚上的锡,无论你如何划伤和擦拭,它都会留在那里,根本不会跑到你的烙铁头上. 这里的一个问题是烙铁头的吃锡能力,视频中没有提到。需要好的助焊剂来清洗烙铁头。->上助焊剂->上锡,让烙铁头的工作面均匀覆盖一层锡,与焊盘形成的缝隙可以吸收熔化的锡. 而且你的烙铁头平面要足够大才能吸锡锡。在这种情况下,一样弯曲尖头效果不好. 大部分视频都是用马蹄形烙铁头演示的,因为马蹄形不仅面大,中间凹,吸锡能力最强.
我的问题是没有好的助焊剂,只有松香,一小瓶金鸡助焊膏,一盒中性固体焊油.
松香是固体,在高温下长时间加热容易碳化,不易清洗,所以不敢使用; 金鸡焊剂通常可以使用,锡能力仅次于松香,但应为酸性,焊接,会从金属交换离子导致电路; 中性固体焊接油,该油只是油,用于均匀导热,避免芯片局部热温度过高,焊接能力几乎为0.
几次清洗烙铁头后,试图抹去管脚上堆积的锡,可以去除一些锡,但管脚之间仍有大量锡无法去除. 我别无选择,只能用吸锡线。事实上,吸锡线并不那么容易使用。首先,这并不意味着烙铁头可以通过按压锡来吸收锡。这取决于不同的情况。有时根本不吃锡. 首先要有助焊剂,然后温度足够高,因为隔了吸锡线,温度不高,锡不能熔化.
我在这里犯了两个错误。第一个错误是我用了金鸡助焊膏。锡被吸起来了,但留下了很大的隐患。我们来谈谈. 二是吸锡线应沿管脚方向移动。我垂直于管脚方向擦拭,导致边缘管脚弯曲.
中间花了很多时间,最后清理了锡,管脚之间没有短路(用万用表测量,这是另一个坑,下面会说). 那个掰弯的管脚和相邻的管脚粘在了一起,所以最后是用尖头的烙铁一边加热一边掰回来了. 后来用热风焊拆开的时候,发现下面管脚的焊盘都松了。.
检查每根管脚之间没有短路后,开始焊接排针,最后根据STC8A的手册,在VCC和GND103瓷片电容之间增加了103.
然后是机器测试. 测试过程相当曲折. 对STC89,STC12,STC15系列还是很熟悉的,上电后识别刷写很快,很少出错。但是这个测试发现很有可能识别不出来。. 多次尝试,只断开VCC不够,可能要VCC GND一起断,同时连,STC-ISP才能识别. 感觉有问题. 刷写程序测试也很费力,尝试了十几次才成功写一次。.
后来发现了问题,就是在STC-ISP启动Check MCU或者Download的时候,USB2TTL的TX灯和RX灯都亮了,而且RX正常情况下,灯亮度还是比较大的。这个时候应该有TX,不应该有RX. 后来断电查了下这些管脚间的阻值,发现TX和RX阻值只有560R. 这种通过断裂是无法测量的,所以以前没有发现. 怀疑之前焊接留下的油或焊渣,试着用纸擦拭,用切纸刀清理管脚间隙,清理电阻值会变回12KR此时,连接更容易成功,但阻值很快就会恢复到原来的560R. 进一步测量,P5.5和GND之间的阻值甚至只有100R,其他几个电阻也明显偏小. 开始怀疑是助焊油. 只能拆卸、清洗、重新焊接。. 只是希望芯片本身不会被折腾和破坏.
第二次焊接
先用热风枪吹掉芯片. 在操作此芯片之前,应添加焊油,以避免局部过热. 用纸和切纸刀清理芯片管脚之间残留的金鸡助焊膏。这种助焊膏颜色很深。清洗后,测量以下管脚VCC,GND,RX,TX之间的阻值,都在0.5MR以上说明芯片本身还是不错的.
清理焊盘需要很多时间. 用吸锡线把焊盘拖了一遍,基本没有脏东西。为了安全起见,它是空的PCB测量了板脚之间的阻值,发现几个管脚之间有阻值!MR以上就算了,还有几个KR,几十KR然后用针挑刀划纸擦. 纸擦也是一个坑。经过几次发现,纸擦拭后,电阻值变小。猜测原因是当纸摩擦焊盘时,焊盘上的锡会带出一些粉末。这些粉末分散在焊盘之间,增加了导电性. 后来不敢用纸了. 用中性焊油和烙铁带再次带走可能的锡粉. 此外,103的电容器被拆除,直接导致VCC P5.5 GND三脚之间的电阻值异常,拆卸电容器后正常,但单独测量电容器没有问题,没有找到具体原因. 除了处理后,还有一两个8MR左右阻值,其他都是0R了.
先试试这个LQFP64的焊回去. 这次焊接吸取了以前的教训,焊接相对成功. 这是焊接芯片
焊接其他三个芯片和上排针会容易得多. 焊接本身不需要太多时间,十分钟内,主要是焊接后多次测量验证费时.
总结
焊接LQFP封装芯片的经验教训
- 必须使用中性焊剂。如果使用错误的焊剂,只能报废或返工.
- 烙铁可以用刀头,不用尖头
- 烙铁温度设置在290-310度之间,不宜过高. 只要温度控制在310度以内,芯片出现问题的概率就很小.
- 焊盘首先点燃焊接油。焊接油的作用是增加芯片片和焊接板之间的粘度,因为芯片很轻,如果不焊接油,即使对齐也很容易由各种小倾斜引起错位.
- 当管脚对齐时,观察管脚是否对齐,需要旋转焊盘观察,确保四面管脚在中间,仅仅观察一面是不够的,不同角度的光线容易产生错觉.
- 对角固定,用刀口带一点锡,慢慢靠近边缘的管脚。因为有焊油,烙铁移动后可以清楚地看到加热。. 手不能参与固定. 必须做好对齐固定,这是以后所有操作的基础
- 固定后,用烙铁给四面管脚上锡。这里要注意:
- 锡的方向是刀口与芯片边缘平行,垂直于管脚,并逐渐靠近焊盘的管脚边缘,使刀口上的锡分散到多个管脚上. 撤退时,从内到外拖动。如果管脚已经吃了锡,你可以看到带出来的锡条.
- 锡给的越少越好。每一点锡都会在未来特别费力地去除。最好在一开始就控制它
- 刀口只给锡管脚边缘,这种包装,管脚根部是管脚间隙最小的地方,这里的锡连接更难清理,所以注意管脚边缘的锡控制
- 如果个别管脚不吃锡(其实从来没有遇到过这种情况),刀口可以从管脚内侧稍微擦一下.
- 对未吃上锡的脚, 重复上面的操作
- 前后两步都存在大量重复的工作, 注意勤加焊油, 避免局部过热
- 上一步完成后大部分管脚其实都已经OK, 要处理的是产生堆锡的脚, 这时候主要通过两个方式
- 吸锡线. 剪掉前面的部分. 用新产生的断面去贴近管脚, 再用烙铁加热. 如果不怎么吸锡, 可以加助焊剂, 或者在烙铁上加一点焊锡丝并化开到吸锡线上, 这样能加快烙铁通过吸锡线传热, 并且已经有锡的吸锡线更容易吸走底下的锡. 吸锡线的移动方向最好是顺着管脚, 避免把管脚带弯.
- 烙铁头. 如果管脚间还存在大量的锡, 建议先用吸锡线. 烙铁头用在仅剩少量的锡但是管脚间还存在连锡的情况. 这时候先在管脚上添焊油, 把烙铁头清理干净(直接用吸锡线擦烙铁头)后上助焊剂, 如果没有好的助焊剂, 可以直接用焊锡, 烙铁头挂上一点焊锡后, 在吸锡线上擦一下, 这时候烙铁头的活性还是很强的, 贴在管脚上往外抹, 靠熔化的焊锡的张力会自己收缩到管脚上, 断开连锡. 这里要注意的两点: 一个是焊油, 必须要有焊油, 二是烙铁头的活性, 不吸锡的烙铁头起不到收缩的作用.
检查焊接结果
- 不能简单地通过万用表通断档判断是否连锡, 要看阻值.
- 检查相邻管脚之间的阻值即可. 正常情况下, 焊接好后各管脚相邻管脚之间的阻值不为0R, 但是也都是很大的阻值, 都是以MR为单位的
- 如果为0R, 要考虑是否虚焊, 点在管脚上测一下, 或者可能是二极管类线路, 交换表笔测一下
- 除了电源VCC, P5.5和GND这三个阻值稍小(可以调换表笔检查, 阻值不一样). 除此以外, 如果有出现1KR以内的阻值, 都要检查具体原因
关于STC8A, STC8H芯片
其实不需要外接电容, 什么元件都不需要, 芯片自己就是最简电路, 直接连USB2TTL的5V, RX, TX, GND就能识别, 下载和运行.