How to Solder QFN MLF chips Using Hot Air without Solder Paste and Stencils

焊接QFN芯片

  QFN封装的芯片，是四方扁平无引脚芯片封装，烙铁无法直接进行焊接。 特别是中间往往带有散热焊盘，更是普通烙铁无法企及进行焊接。 对于有的QFN芯片，它的管脚在底部和侧面是连续的。这种情况可以使用普通烙铁进行焊接。 但是有些QFN封装的芯片，他们的管脚在边缘并不是连续的。这样使用普通烙铁焊接就非常困难了。 因此对于这种情况，最好的方法就是使用钢网配合焊锡膏完成焊接。好在现在获得钢网也非常容易了。

  除了利用普通的钢网焊接之外，还可以使用普通的助焊剂和热风枪完成QFN芯片的焊接。 首先你需要熟悉关于无铅回流焊的温度曲线，这可以指导在焊接过程中所需要掌握的温度和时间。 很遗憾的是，很多这种热风枪制造商所提供的温度设置并不是按照出口风的温度设定的，所以需要通过热电偶对温度进行校正。 目的是希望焊接过程中的芯片温度能够与回流焊接流程温度尽可能接近。   由于芯片温度实际上和很多因素都有关系，包括设定温度、风速、喷嘴与电路板距离、电路板管脚个数以等。 比如这里给出一个测试演示。原本电路板所使用的的这种环氧树脂材料可以经受住300多摄氏度的高温。但是在这里，使用手持的热风枪，设置300度的温度持续加热，可以看到电路板已经改变颜色了。 这里给出了普通的有铅和无铅焊锡焊接的温度范围。需要根据实际情况进行调整。 比如如果热风枪风速提高，这样就会使得出口温度降低。 高的风速可以获得更加均匀的加热效果，但也有可能会将电路板上的芯片吹跑。 不同的风速以及热风枪喷嘴共同决定了电路板元器件所能够承受的风力，因此需要通过测试进行调整。 为了保护电路中其它器件免收热风枪的影响，可以使用这种高温胶带将其他器件进行粘贴，特别是一些塑料器件。

  下面使用一颗4701的QFN封装芯片为例来演示焊接过程。首先在焊盘上施加新鲜的助焊膏，在烙铁头上融入一些焊锡。 这里建议使用一些水溶性助焊膏，这样便于焊接后期进行清理。 当然有些水溶性助焊剂具有一定的腐蚀性。 在首次焊接是，对于中心焊盘上也焊接 一定的焊锡，注意不要使中间焊锡过多，否则就会妨碍周边焊盘的焊接。 对于焊盘处理完毕之后，使用清洗剂清楚多余的助焊剂。注意观察中间焊盘上的焊锡高度不要高于周围管脚焊盘的焊锡高度。 如果中间焊盘有过多的焊锡，则使用清理后的烙铁将焊锡移除，或者使用除锡铜网去除多余的焊锡。 芯片中间也可以上少量的锡。下面在焊盘上涂抹新鲜的助焊膏，将芯片放置于焊盘中间。此时不用特意的对齐管脚，后面他们会自动对齐。

  下面使用热风枪对电路板进行预加热。热风枪距离电路板高度从逐步降低，使得电路板的温度提升到150摄氏度以上。 大家可以看到这个预热的时间控制在1到2分钟。 这个过程称为浸泡时间，使得助焊剂能够尽可能均匀分布在焊盘表面。 预热过程尽可能慢，使得芯片各部分升温均匀。热风枪距离芯片越来越近，温度升高到217摄氏度以上。 下面开始进入回流阶段。这个阶段需要的温度高于217摄氏度，过程控制在30秒到90秒之内。 回流阶段使用尖嘴镊子触碰芯片可以看到它在锡的牵引下能够自动回正。使用镊子轻轻按压芯片顶部，这可以确保四周管脚接触良好。 下面可以渐渐提高热风枪，使得芯片温度迅速下降到150度以下。 温度降低到150度与以下，焊接过程便结束了，建议此时温度降低速度为每秒3到4摄氏度。 如果你有放大镜，可以在焊接之后检查芯片管脚焊接情况，根据AMCORP，焊接高度应该小于3mil。

  对于具有底线平面的电路板，或者有很多器件的电路板，预热的温度建议适当增加。这样在回流阶段芯片的热量就不会被过快的流失。 建议使用专用电路板预热设备进行预热。 这里给出了焊接QFN的一些设备参数。 大家也可根据自己的习惯进行更换。

  本文给出了QFN芯片焊接过程。使用热风枪可以在没有焊锡膏钢网的情况下焊接QFN芯片。 这个方法对于焊接MLF的芯片同样使用。

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