AN-1389：引線框芯片級封裝(LFCSP)的建議返修程序

本應(yīng)用筆記說明用于從印刷電路板(PCB)移除引線框芯片級封裝(LFCSP)的建議程序。LFCSP符合JEDEC MO-220和MO-229外形要求。

封裝描述

LFCSP是一種基于引線框的塑封封裝，其尺寸接近芯片的大小，因而被稱為"芯片級"(參見圖1)。 封裝內(nèi)部的互連通常是由線焊實(shí)現(xiàn)。

圖1. LFCSP等比截面圖

外部電氣連接是通過將外圍引腳焊接到PCB來實(shí)現(xiàn)。除引腳外，LFCSP常常還有較大的裸露熱焊盤，可將其焊接到PCB以改善散熱。

LFCSP器件返修

將LFCSP器件裝配到PCB上之后，若發(fā)現(xiàn)缺陷，應(yīng)當(dāng)返修以移除不良器件，并換上工作正常的器件。移除器件之前，注意必須加熱不良器件，直至引腳和裸露焊盤(如有焊接)下方的焊料液化，從而更容易從電路板上移除不良器件。

常規(guī)返修流程包括以下步驟：

準(zhǔn)備板子

移除器件

清潔PCB焊盤

涂敷焊膏

器件對齊和貼片

固定器件

檢查

關(guān)于第3步到第7步的詳細(xì)說明，請參見AN-772應(yīng)用筆記。

移除器件和分層

移除器件時，可能會在LFCSP和/PCB上產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力。應(yīng)小心移除不良器件，不僅要避免損傷PCB或鄰近器件，還要避免損傷不良器件本身，尤其是若用戶打算對不良器件進(jìn)行故障分析。LFCSP器件上若有過大應(yīng)力(例如將器件加熱到額定峰值溫度以上或過度暴露于高溫下)，可能導(dǎo)致封裝分層或外部物理損壞(參見圖2至圖4)。對于要做進(jìn)一步分析的器件，移除不當(dāng)所引起的分層會加大找出真正故障機(jī)制的難度。因此，為了進(jìn)行有效的故障分析，妥善移除不良器件是十分必要的。

圖2. 移除不當(dāng)引起LFCSP芯片焊盤分層(通過掃描聲學(xué)顯微鏡觀測)

圖3. LFCSP的低放大率側(cè)視圖顯示返修設(shè)置過大引起的損傷(塑封材料鼓出)

圖4. LFCSP的X射線圖像顯示返修設(shè)置過大引起的內(nèi)部損傷(芯片翹起)

板準(zhǔn)備

強(qiáng)烈建議在返修開始前對PCB組件進(jìn)行干烘，以消除殘留水分。若不消除，在回流期間，殘留水分可能會因?yàn)?爆米花效應(yīng)"而損傷器件。在125°C下烘烤PCB組件至少4小時，只要這些條件不超過PCB上其他器件的額定限值。如果這些條件超過其他器件的額定限值，則應(yīng)使用聯(lián)合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)IPC/JEDEC J-STD-033中說明的備選烘烤條件。

移除器件

可使用不同的工具來移除器件。為了移除器件，可能要加熱器件，直至焊料回流，然后在焊料仍處于液態(tài)時通過機(jī)械手段移除器件。可編程熱空氣返修系統(tǒng)可提供受控溫度和時間設(shè)置。

返修時應(yīng)遵循器件裝配所用的溫度曲線。返修溫度不得超過濕度靈敏度等級(MSL)標(biāo)簽上規(guī)定的峰值溫度。加熱時間可以縮短(例如針對液化區(qū))，只要實(shí)現(xiàn)了焊料完全回流即可。焊料回流區(qū)處于峰值溫度的時間應(yīng)小于60秒。拾取工具的真空壓力應(yīng)小于0.5 kg/cm2，以防器件在達(dá)到完全回流之前頂出，并且避免焊盤浮離。請勿再使用從PCB上移除的器件。

控制返修溫度以免損壞LFCSP器件和PCB。注意，用耐熱帶蓋住器件周圍的區(qū)域可提供進(jìn)一步的保護(hù)。此外，建議加熱PCB下方以降低PCB上下兩面的溫差，使板彎曲最小。

定義返修工具設(shè)置時，應(yīng)標(biāo)定溫度曲線。首次返修特定器件時，這種標(biāo)定尤其重要。還需要利用不同的主體尺寸、PCB材料、配置、厚度等對LFCSP器件進(jìn)行標(biāo)定，因?yàn)樗鼈兛赡苡胁煌臒豳|(zhì)量。標(biāo)定必須包括對溫度、時間和設(shè)備工具的其他設(shè)置進(jìn)行監(jiān)控(參見圖5)?？蓪犭娕佳b配到板組件的不同部分，如LFCSP器件上部和PCB上部(參見圖6)。分析溫度-時間曲線數(shù)據(jù)，從評估中獲得器件移除的有效參數(shù)。

圖5. 器件移除評估的簡化流程圖

圖6. 器件移除標(biāo)定設(shè)置示例圖

審核編輯：郭婷