برداشتن آی سی از برد بدون آسیب به قطعه یا PCB یکی از مهارت‌های مهم در تعمیرات الکترونیک است. اگر پایه‌های آی سی هنوز کاملاً آزاد نشده باشند و قطعه را با فشار بلند کنید، ممکن است پد یا مسیر مسی PCB همراه آن کنده شود. بنابراین برای جدا کردن صحیح IC باید نوع پکیج، فلاکس، نحوه انتقال حرارت و زمان مناسب برداشتن قطعه را بشناسید.

از طرف دیگر، یک روش ثابت برای تمام آی سی‌ها وجود ندارد. برداشتن یک SOIC هشت‌پایه با جداسازی QFP، QFN یا BGA تفاوت زیادی دارد. به همین دلیل در این آموزش، روش برداشتن آی سی از برد با هیتر و هویه، نحوه استفاده از فلاکس، تمیز کردن پدها و مهم‌ترین اشتباهاتی که باعث خرابی PCB می‌شوند را بررسی می‌کنیم.

قبل از برداشتن آی سی از برد، نوع پکیج را تشخیص دهید

اولین قدم برای برداشتن آی سی از برد تشخیص نوع پکیج است. دلیلش این است که محل پایه‌ها، جرم حرارتی و روش اتصال IC به PCB در پکیج‌های مختلف یکسان نیست.

بنابراین اگر یک روش روی آی سی SOIC جواب داده است، نباید انتظار داشته باشید همان روش بدون تغییر برای QFN یا BGA نیز مناسب باشد.

برای برداشتن آی سی از برد چه ابزارهایی لازم داریم؟

ابزار مناسب باعث می‌شود فرآیند سریع‌تر و قابل‌کنترل‌تر انجام شود. البته برای هر تعمیر الزاماً به تمام ابزارهای حرفه‌ای نیاز ندارید، اما برای کار روی قطعات ریز، کیفیت ابزار اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.

• هویه با نوک مناسب
• هیتر یا Hot Air Rework Station
• Flux مناسب
• پنس دقیق
• Solder Wick یا سیم قلع‌کش
• قلع مناسب
• نگهدارنده PCB
• ذره‌بین یا لوپ
• مواد مناسب برای تمیز کردن باقی‌مانده فلاکس

چرا Flux هنگام برداشتن آی سی مهم است؟

Flux یکی از مهم‌ترین مواد مصرفی در Rework است. این ماده به کاهش اکسیدهای سطحی و بهتر شدن Wetting قلع کمک می‌کند. در نتیجه زمانی که پایه‌ها گرم می‌شوند، قلع راحت‌تر وارد وضعیت مناسب برای Reflow می‌شود.

علاوه بر این، مقدار مناسب Flux می‌تواند انتقال حرارت در محل اتصال را بهتر کند. با این حال، استفاده زیاد از Flux جایگزین کنترل صحیح دما و زمان نیست.

روش برداشتن آی سی از برد با هیتر

برای بسیاری از آی سی‌های SMD چندپایه، هیتر یکی از کاربردی‌ترین ابزارها است. زیرا برخلاف هویه، می‌تواند چند پایه و ناحیه بزرگ‌تری از PCB را تقریباً به‌صورت هم‌زمان گرم کند.

1. PCB را ثابت کنید

ابتدا برد را روی نگهدارنده مناسب ثابت کنید. در نتیجه هنگام کار با پنس یا هیتر، PCB حرکت نمی‌کند و احتمال وارد شدن فشار ناخواسته کمتر می‌شود.

2. اطراف آی سی را بررسی کنید

قطعات SMD بسیار کوچک، سیم‌ها و کانکتورهای پلاستیکی نزدیک IC ممکن است در اثر جریان هوای زیاد جابه‌جا یا آسیب‌دیده شوند. بنابراین قبل از شروع، اطراف محل تعمیر را بررسی کنید.

3. Flux اضافه کنید

مقدار مناسبی Flux در اطراف پایه‌ها قرار دهید تا هنگام گرم شدن، Reflow قلع راحت‌تر انجام شود.

4. حرارت را یکنواخت اعمال کنید

نازل هیتر را برای مدت طولانی روی یک نقطه نگه ندارید. در عوض، حرارت را با حرکت کنترل‌شده اطراف IC توزیع کنید.

از طرف دیگر، عدد نمایش‌داده‌شده روی هیتر به‌تنهایی تعیین‌کننده دمای واقعی اتصال نیست. اندازه نازل، فاصله، جریان هوا، نوع قلع، جرم PCB و Ground Plane همگی روی نتیجه اثر می‌گذارند.

5. آزاد شدن آی سی را بررسی کنید

وقتی تمام اتصالات واقعاً Reflow شده باشند، آی سی باید با تماس بسیار آرام پنس کمی حرکت کند.

بنابراین اگر قطعه حرکت نمی‌کند، آن را به سمت بالا نکشید. احتمالاً یک یا چند اتصال هنوز جامد هستند.

دمای مناسب برای برداشتن آی سی از برد چقدر است؟

یکی از سؤال‌های رایج این است که برای برداشتن آی سی از برد هیتر را روی چه دمایی تنظیم کنیم. پاسخ این سؤال یک عدد ثابت نیست.

برای مثال تنظیم 320 یا 350 درجه روی دو دستگاه مختلف الزاماً دمای یکسانی روی اتصال ایجاد نمی‌کند. علاوه بر این، عوامل زیر روی دمای واقعی پایه تأثیر می‌گذارند:

• توان و کالیبراسیون هیتر
• اندازه نازل
• سرعت جریان هوا
• فاصله هیتر از PCB
• نوع قلع
• ضخامت PCB
• تعداد لایه‌های برد
• Ground Plane
• نوع پکیج IC

به همین دلیل بهتر است به‌جای حفظ کردن یک عدد ثابت، رفتار اتصال و فرآیند Reflow را یاد بگیرید.

چرا PCB چندلایه دیرتر گرم می‌شود؟

صفحات مسی بزرگ و Ground Plane گرما را از ناحیه تعمیر دور می‌کنند. بنابراین یک آی سی روی PCB چندلایه ممکن است دیرتر از همان قطعه روی یک برد ساده آزاد شود.

در چنین شرایطی، Preheating کنترل‌شده می‌تواند دمای کلی برد را افزایش دهد. در نتیجه اختلاف دمای موضعی کمتر می‌شود و معمولاً نیاز نیست برای مدت طولانی فقط از بالا حرارت بسیار شدید اعمال شود.

برداشتن آی سی از برد با هویه چگونه انجام می‌شود؟

اگر هیتر در اختیار ندارید، بعضی از پکیج‌های SMD پایه‌دار را می‌توان با هویه جدا کرد. این روش به‌خصوص برای ICهای کوچک با پایه‌های قابل دسترسی کاربردی است.

برای مثال در برخی SOICها می‌توان با اضافه کردن قلع، پایه‌های یک سمت را هم‌زمان در حالت مذاب نگه داشت. سپس سمت دیگر نیز آزاد می‌شود.

با این حال، این روش برای همه پکیج‌ها مناسب نیست. مخصوصاً QFN و BGA اتصالاتی در زیر قطعه دارند و با یک هویه معمولی به‌سادگی قابل جداسازی نیستند.

Low-Melt Alloy چه کمکی به جدا کردن آی سی می‌کند؟

Low-Melt Alloy آلیاژی با نقطه ذوب پایین‌تر است که در بعضی فرآیندهای Rework استفاده می‌شود.

وقتی این آلیاژ با قلع موجود روی پایه‌ها مخلوط می‌شود، اتصال می‌تواند مدت بیشتری در حالت مذاب باقی بماند. بنابراین برای بعضی SOICها و QFPها فرصت بیشتری برای برداشتن قطعه بدون فشار ایجاد می‌شود.

با این حال، بعد از جداسازی باید Padها تمیز شوند تا باقی‌مانده آلیاژ قبلی روی محل نصب قطعه جدید باقی نماند.

چرا هنگام برداشتن آی سی پد PCB کنده می‌شود؟

رایج‌ترین علت کنده شدن Pad این است که IC قبل از ذوب کامل قلع کشیده می‌شود.

همچنین عوامل زیر احتمال خرابی را افزایش می‌دهند:

• استفاده از پنس به‌عنوان اهرم
• حرارت بسیار زیاد برای مدت طولانی
• PCB ضعیف یا از قبل آسیب‌دیده
• تعمیر چندباره همان ناحیه
• وجود Thermal Pad زیر IC
• وجود چسب یا Underfill زیر قطعه

بنابراین هنگام برداشتن آی سی از برد پنس فقط باید برای گرفتن و بلند کردن قطعه آزادشده استفاده شود، نه برای کندن آن از PCB.

از کجا بفهمیم قلع تمام پایه‌ها ذوب شده است؟

یکی از بهترین نشانه‌ها حرکت بسیار جزئی IC با تماس آرام پنس است. در این شرایط نباید به قطعه فشار زیادی وارد شود.

همچنین در پایه‌های قابل مشاهده، تغییر ظاهر قلع می‌تواند نشانه Reflow باشد. با این حال، در پکیج‌هایی مثل QFN نمی‌توانید وضعیت تمام اتصالات زیر قطعه را مستقیماً ببینید.

بعد از برداشتن آی سی از برد چه کار کنیم؟

بعد از برداشتن آی سی از برد نباید بلافاصله قطعه جدید را نصب کنید. ابتدا باید Padهای PCB تمیز و بررسی شوند.

Flux اضافه کنید

مقدار کمی Flux روی Padها قرار دهید. این کار باعث می‌شود قلع هنگام استفاده از Wick بهتر جذب شود.

قلع اضافه را با Solder Wick بردارید

سیم قلع‌کش را روی محل قرار دهید و نوک هویه را روی آن بگذارید. سپس اجازه دهید قلع مذاب وارد بافت Wick شود.

از طرف دیگر، سیم قلع‌کش را با فشار روی PCB نکشید؛ زیرا این کار می‌تواند Padهای ظریف را آسیب بزند.

Padها را بررسی کنید

پس از پایان کار، محل IC را از نظر موارد زیر بررسی کنید:

• کنده شدن Pad
• پارگی Trace
• اتصال کوتاه بین Padها
• باقی ماندن قلع اضافه
• آلودگی یا Flux اضافه

آیا آی سی جداشده دوباره قابل استفاده است؟

در بسیاری از موارد بله. البته IC باید قبل از جداسازی سالم بوده باشد و در فرآیند برداشتن نیز بیش از حد گرم یا از نظر مکانیکی آسیب ندیده باشد.

برای مثال در SOIC یا QFP می‌توان پایه‌ها را تمیز و از نظر خم‌شدگی بررسی کرد. اما در BGA برای استفاده مجدد معمولاً مراحل بیشتری مثل تمیز کردن Ballهای قبلی و Reball مورد نیاز است.

برداشتن BGA از برد چه تفاوتی دارد؟

در BGA تمام اتصالات زیر پکیج قرار دارند. بنابراین کنترل حرارتی اهمیت بسیار بیشتری دارد.

علاوه بر این، در Rework حرفه‌ای BGA عواملی مثل Preheater، پروفایل دما، رطوبت قطعه، کیفیت PCB و کنترل دقیق زمان اهمیت دارند.

اشتباهات رایج هنگام برداشتن آی سی از برد

برای برداشتن آی سی هیتر بهتر است یا هویه؟

ترفند مهم برای جلوگیری از کنده شدن پد PCB

اگر آی سی آزاد نمی‌شود، اولین واکنش شما نباید افزایش شدید دما باشد. ابتدا دلیل آزاد نشدن قطعه را پیدا کنید.

برای مثال ممکن است یک پایه هنوز ذوب نشده باشد. همچنین احتمال دارد Thermal Pad زیر IC وجود داشته باشد یا Ground Plane بخش زیادی از گرما را جذب کند.

در نتیجه، افزایش بی‌هدف حرارت ممکن است PCB را خراب کند بدون اینکه مشکل اصلی حل شود.

بعد از نصب آی سی جدید چه چیزهایی را بررسی کنیم؟

بعد از نصب قطعه جدید، ابتدا جهت IC و محل Pin 1 را بررسی کنید. سپس پایه‌ها را با لوپ یا بزرگ‌نمایی مناسب بررسی کنید.

موارد مهم عبارت‌اند از:

• پل قلع بین پایه‌ها
• پایه بدون اتصال
• جابجایی IC نسبت به Footprint
• جهت اشتباه قطعه
• اتصال کوتاه روی تغذیه

بنابراین بهتر است قبل از روشن کردن کامل مدار، اتصال کوتاه احتمالی بین ریل تغذیه و GND نیز بررسی شود.

چگونه برداشتن آی سی از برد را تمرین کنیم؟

برای یادگیری برداشتن آی سی از برد سراغ برد سالم و گران‌قیمت نروید. بهترین روش این است که یک PCB خراب انتخاب کنید و چند نوع قطعه را جدا و دوباره نصب کنید.

برای شروع می‌توانید این ترتیب را انتخاب کنید:

1. مقاومت و خازن SMD
2. دیود SMD
3. SOIC هشت‌پایه
4. SOIC بزرگ‌تر
5. QFP

به این ترتیب کنترل هویه، Flux، هیتر و پنس را مرحله‌به‌مرحله یاد می‌گیرید و ریسک آسیب به برد اصلی کاهش پیدا می‌کند.

ابزار مناسب برای تعمیر و Rework برد

اگر فقط گاهی یک IC ساده را تعویض می‌کنید، ممکن است یک هویه مناسب، Flux و قلع‌کش برایتان کافی باشد. اما اگر به‌صورت منظم روی SMD، QFP یا QFN کار می‌کنید، هیتر و ابزار مناسب Rework کنترل بسیار بیشتری در اختیار شما قرار می‌دهند.

جمع‌بندی؛ برداشتن آی سی از برد بدون آسیب

برای برداشتن آی سی از برد مهم‌ترین اصل این است که قبل از وارد کردن هرگونه نیروی مکانیکی، تمام اتصالات موردنظر کاملاً Reflow شده باشند.

بنابراین Flux مناسب، انتقال یکنواخت حرارت، انتخاب ابزار متناسب با پکیج و صبر کردن تا آزاد شدن کامل قطعه بسیار مهم‌تر از وارد کردن فشار بیشتر هستند.

همچنین بعد از برداشتن IC باید Padهای PCB را با دقت تمیز کنید و از سالم بودن مسیرها مطمئن شوید. در نهایت نیز قبل از نصب یا روشن کردن مدار، وجود اتصال کوتاه و جهت صحیح قطعه را بررسی کنید.

اگر قطعه به‌راحتی بلند نمی‌شود، آن را نکشید. ابتدا بررسی کنید آیا پایه‌ای هنوز متصل است، Thermal Pad زیر قطعه وجود دارد یا بخش بزرگی از گرما توسط PCB جذب می‌شود.

سوالات متداول درباره برداشتن آی سی از برد

برای برداشتن آی سی از برد هیتر بهتر است یا هویه؟

به نوع پکیج بستگی دارد. برای بعضی SOICها هویه نیز مناسب است، اما در QFP، QFN و قطعاتی که چند اتصال باید هم‌زمان گرم شوند، هیتر معمولاً کنترل بهتری ایجاد می‌کند.

چرا هنگام برداشتن آی سی پد PCB کنده می‌شود؟

رایج‌ترین دلیل این است که قطعه قبل از ذوب کامل قلع کشیده می‌شود. حرارت بیش از حد، PCB آسیب‌دیده و استفاده از پنس به‌عنوان اهرم نیز احتمال کنده شدن Pad را بیشتر می‌کنند.

آیا آی سی برداشته‌شده دوباره قابل استفاده است؟

اگر قطعه قبل از جداسازی سالم بوده و در فرآیند Rework بیش از حد گرم یا آسیب مکانیکی ندیده باشد، در بسیاری از موارد می‌توان دوباره از آن استفاده کرد. البته در پکیج‌هایی مانند BGA آماده‌سازی بیشتری لازم است.