Как выпаять микросхему: паяльником или феном

Выпаять микросхему можно и паяльником, и феном, но универсального способа нет. DIP на 16 ножек и QFN с центральной тепловой площадкой внешне выполняют одну функцию - это микросхемы, а при ремонте требуют совершенно разного подхода.

Главная задача при демонтаже - не просто снять корпус, а сделать это без оторванных площадок, повреждённых переходных отверстий и перегретых соседних компонентов.

Быстрый выбор способа по корпусу

Есть ещё один вопрос, который сильно меняет тактику:

микросхему нужно сохранить или она точно неисправна?

Если компонент дорогой или его нужно проверить после снятия, придётся аккуратно освобождать все выводы.

Если микросхема гарантированно неисправна, иногда безопаснее пожертвовать ею ради сохранения платы.

DIP: здесь фен часто вообще не нужен

У выводной микросхемы основная проблема не в том, чтобы расплавить припой, а в том, чтобы освободить каждую ножку внутри металлизированного отверстия.

Добавьте немного свежего флюса и при необходимости свежего припоя к старому соединению. Затем прогрейте ножку и уберите жидкий припой отсосом.

Почему добавление припоя помогает, хотя задача вроде бы обратная?

Старое соединение может быть окислено, содержать бессвинцовый припой и плохо передавать тепло. Свежий припой улучшает тепловой контакт и смешивается со старым, после чего вся масса снимается намного легче.

После отсоса не пытайтесь сразу вытаскивать микросхему.

Проверьте ножки по одной.

Ножка свободно шевелится

Она освобождена.

Ножка стоит абсолютно неподвижно

В отверстии остался припой.

Ножка двигается вместе с площадкой

Остановитесь. Возможно, площадка уже начала отслаиваться.

Если припой практически не реагирует на паяльник, не нужно держать жало на плате десятки секунд. Для такой ситуации уже есть отдельное решение «Как выпаять компонент, если припой не плавится».

Когда микросхема не нужна - иногда лучше отрезать ножки

Это особенно полезно при ремонте старых или дорогих плат.

Представьте DIP-микросхему на многослойной плате с массивными полигонами. Все 16 или 20 выводов приходится долго прогревать, а часть отверстий никак не освобождается.

Если микросхема неисправна, можно аккуратно отделить выводы от корпуса, снять сам корпус, а затем выпаять каждую ножку отдельно.

В этом случае одна маленькая ножка прогревается намного легче, чем вывод, соединённый с целым корпусом микросхемы.

Плата получает меньше тепловой и механической нагрузки.

SOIC: три рабочих способа

У SOIC выводы находятся только с двух противоположных сторон, поэтому вариантов больше.

Фен

Самый универсальный вариант.

Флюс наносится по обеим сторонам, после чего корпус и выводы равномерно прогреваются.

Два паяльника

Одно жало прогревает одну сторону, второе - другую. Когда обе группы выводов расплавлены, корпус снимается пинцетом.

Для небольшой SOIC это может быть быстрее фена.

Большая капля припоя

Иногда на каждую сторону добавляют столько припоя, чтобы все выводы оставались в общей жидкой массе.

Затем обе стороны поддерживают расплавленными и снимают компонент.

Способ рабочий, но на плотном монтаже применять его нужно осторожно: лишний припой легко попадает на соседние элементы.

Феном микросхему не «сдувают»

Термовоздушная станция нужна для равномерного нагрева припоя, а не для максимально мощной струи горячего воздуха.

Слишком сильный поток способен раньше микросхемы снять с платы ближайшие резисторы размером 0402 или 0603.

Флюс наносится вокруг выводов, затем нагревается область вокруг корпуса.

Сопло лучше постоянно немного перемещать, а не держать неподвижно над одной точкой.

Так прогреваются:

• сама микросхема;
• её выводы;
• контактные площадки;
• небольшой участок платы вокруг.

Это важно, потому что холодная плата постоянно забирает тепло от места пайки.

Как понять, что микросхему уже можно поднимать

Не угадывайте по времени.

Легко коснитесь корпуса пинцетом сбоку.

Пока хотя бы часть припоя твёрдая, микросхема практически не двигается.

Когда все соединения расплавились, появляется очень характерное ощущение: корпус слегка плавает на жидком припое.

Вот тогда его можно поднять вертикально.

Что говорит поведение платы во время нагрева

Здесь полезнее смотреть не на установленную температуру станции, а на результат.

Почему нельзя назвать одну правильную температуру фена

Установка на дисплее станции - это только один параметр.

На фактический нагрев влияют одновременно:

температура + поток воздуха + размер сопла + расстояние + теплоёмкость платы + тип припоя

Например, маленькая двухслойная плата и многослойная плата с большим полигоном GND при одинаковой настройке фена будут прогреваться совершенно по-разному.

Именно поэтому совет вроде «всегда ставьте 350 °C» мало полезен.

Лучше подобрать режим, при котором припой плавится достаточно быстро, но плата и окружающие компоненты не успевают перегреваться.

Полигон земли может удерживать одну часть микросхемы

Очень характерная ситуация: три стороны QFP уже расплавлены, а одна группа выводов продолжает держаться.

Часто именно эти выводы соединены с большой медной областью.

Медь интенсивно отводит тепло в плату.

Можно бесконечно греть только ножки, но значительная часть мощности будет уходить в полигон.

В такой ситуации эффективнее прогреть более широкую область платы, а при сложных работах использовать нижний подогрев.

Похожая причина встречается и при обычной пайке. Она разобрана в решении «Паяльник плохо плавит припой: что проверить».

QFP: главное не начать поднимать угол раньше времени

У QFP десятки тонких выводов расположены по четырём сторонам.

Фен здесь удобнее практически любого метода с обычным жалом.

Прогревайте корпус круговыми движениями.

Когда кажется, что припой расплавился, слегка проверьте подвижность микросхемы.

Не поднимайте сначала один угол.

Если противоположная сторона ещё припаяна, поднятый край превращает корпус в рычаг и тянет оставшиеся площадки вверх.

QFP лучше снимать практически горизонтально.

QFN внешне может выглядеть готовой к снятию, но продолжать держаться

У QFN нет обычных длинных ножек.

Кроме контактов по краям корпуса, снизу часто расположена большая центральная площадка.

Она одновременно:

• отводит тепло от микросхемы;
• соединяет её с платой;
• содержит заметное количество припоя.

Поэтому периферийные контакты могут уже расплавиться, а центр продолжит удерживать компонент.

Характерный признак - корпус слегка двигается по краям, но не хочет свободно перемещаться целиком.

Не пытайтесь его отрывать.

Нужно добиться расплавления припоя под центральной площадкой.

А вот BGA - уже другая категория ремонта

У BGA невозможно увидеть состояние каждой пайки во время снятия: шарики находятся непосредственно под корпусом.

Кроме того, большая микросхема и многослойная плата требуют существенно более равномерного температурного режима.

Теоретически BGA можно снять обычным феном, но риск:

• выгнуть плату;
• перегреть кристалл;
• повредить соседние компоненты;
• оторвать площадки;
• получить неравномерный нагрев

значительно выше.

Если задача не разовая, здесь уже оправдан нижний подогрев и оборудование, позволяющее контролировать температурный профиль.

Нужно ли защищать соседние детали

Не всё рядом с микросхемой одинаково переносит нагрев.

Особое внимание нужно уделить:

• пластиковым разъёмам;
• шлейфовым коннекторам;
• электролитическим конденсаторам;
• микрофонам;
• пластиковым кнопкам;
• камерам и другим модулям;
• очень мелким SMD-компонентам.

Чувствительный участок можно закрыть термостойкой лентой или подходящим металлическим экраном.

Но экран тоже нагревается, поэтому он не превращает соседнюю деталь в полностью защищённую.

Что делать с площадками после снятия

После демонтажа очень хочется сразу положить новую микросхему на старый припой.

Лучше сначала посмотреть на площадки под увеличением.

Если на одной площадке осталась высокая капля, а другая почти плоская, новый компонент ляжет неровно.

Большой избыток снимается оплёткой. Это отдельно разобрано в решении «Как убрать лишний припой с платы».

При этом не нужно вычищать площадки до голой меди.

Тонкий ровный слой припоя вполне допустим.

Перед установкой новой микросхемы важно получить:

• ровные площадки;
• отсутствие мостов;
• целые дорожки;
• чистую рабочую область.

Если после выпайки исчезла площадка

Не ставьте новый компонент поверх повреждения и не пытайтесь компенсировать отсутствие контакта огромной каплей припоя.

Сначала нужно понять, куда шла площадка и сохранилось ли электрическое соединение с дорожкой или переходным отверстием.

Особенно внимательно осматривайте места, где микросхема во время снятия хоть немного сопротивлялась.

Три ошибки, которые повреждают платы чаще всего

Главный ориентир при выпайке очень простой: хорошо освобождённую микросхему практически не приходится снимать силой.

Для DIP это означает, что каждая ножка свободна в отверстии.

Для SOIC и QFP - что все группы выводов одновременно находятся в расплавленном припое.

Для QFN - что прогрелась и площадка под корпусом.

Если компонент продолжает держаться, лучше потратить ещё несколько секунд на поиск удерживающего соединения, чем потом восстанавливать оторванную медь на плате.