集成电路的焊接方法

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集成电路的焊接方法范文第1篇

引言

随着控制技术的发展，集成化程度的提高，各类电子设备也趋于功能强大、体积小、重量轻的方向发展。贴片器件的迅速发展及推广，成为广大电气设计者的首选。近年来航空、航天用各类电子设备也广泛采用贴片器件，尤其是大部分的核心器件类似于DSP、FPGA等。由于军用电子设备必须通过比民用设备更为严酷的环境试验考核和更高的可靠性要求。所以贴片器件的焊接质量至关重要，成了高可靠性的重要工艺控制环节；加上部分电路板器件安装的特殊要求，高焊接质量的贴片机无法使用，只能采用手工焊接方式。虽然手工焊接是最为传统的焊接方式，但是受到焊接者的焊接经验、焊接温度、焊接时间、焊接方法等方面的主观的限制，所以焊接质量也层次不齐。本文主要针对贴片器件的手工焊接技术进行了探讨，对于贴片器件焊接质量的检验方法提出了更高的要求，即需要制定一套详细的检验方法或采用一些先进的方法和仪器设备用来检测贴片器件焊接质量，减少由于虚焊带来的故障和报废。

一、手工焊接

（一）手工焊接的一般步骤

手工焊接是一种技术成熟的、操作方便、灵活的一种焊接方式，目前大部分军用电子产品还是采用这种焊接方式，焊接过程一般都采用以下步骤。

1、焊接准备

贴片器件焊接一般需要的工具有：恒温电烙铁、松香、焊锡、热枪、特细橡胶棒、高放大倍数放大镜或显微镜系统。

2、贴片的固定

有两种方法：一是用少许普通胶水涂在集成电路和塑封部分，把集成电路正对焊盘固定在电路板上，待胶水变干将集成电路固定好，防止施焊时集成电路移动。二是集成电路正放在电路板焊盘上，用烙铁固定好IC四个角的引脚。

3、焊接引脚

在引脚上涂上松香水，起助焊的作用，而且焊接时松香还可以防止集成电路过热。用电烙铁给一排的引脚同时加热，然后加焊锡丝，使焊锡熔化并完全浸润焊点和引脚。一排引脚同时焊好，移去焊锡丝和电烙铁，一般情况下焊锡会把引脚同时焊在一起。

4、吸锡整理

用金属编制带或多芯导线把一排引脚上的多余焊锡吸干净，引脚间不需连接的地方焊锡被吸走，只有焊盘和引脚处才留下焊锡，这样被焊接在一起的引脚就会正常分开。最后，再用酒精棉球或毛刷沾酒精清洗松香清除引脚间的多余物。

（二）手工焊接的不足

手工焊接方式虽然操作方便、灵活，不受环境、地域和特殊焊接工艺的限制，但也有其自身的不足，主要体现在以下几个方面。

1、焊接过程和吸锡过程时间控制没有直观的时间量来控制，主要靠焊接者的直觉和经验。整个焊接过程和吸锡过程的时间不要太太长，控制在几秒钟时间为宜，否则过热容易损坏集成电路，焊接时时间不够又极易出现虚焊。

2、焊接温度控制不能保证真正的“恒温”，因为焊接时间的长短、焊锡量的多少都将直接影响焊接温度。如果焊锡较多温度就会升高，焊锡过少松香就很容易烧焦，可能会造成芯片或印制电路板的损伤。

3、不能保证焊接质量，手工焊接很容易出现不同程度的连焊和虚焊，因为焊接时焊锡的多少，只能凭借焊接者的个人主观判断，所以焊接时焊锡过多容易出现连焊的现象，这样可能会造成不同程度的短路现象，焊锡过少就会出现不能程度的虚焊，比如个别引脚的脱焊、和虚焊，这些情况可能在测试初期不一定能发现，但是在经历环境试验的任何一个阶段都可能出现故障。

二、贴片器件的拆除及返修

对于需要手工焊接的大型贴片器件在失效后的拆除一般情况也只适合手工拆除的方法。手工拆除的方法也很多，本文主要介绍比较常用的几种。

拉线法：取一根长度和粗细合适的漆包线，将其一端刮干净上锡后，从集成块引脚的底部穿过，并将这一端焊在电路板的某一焊点上，用手拿着漆包线的另一端，用电烙铁加热1引脚，同时用手轻轻向外拉漆包线（向外拉线时，略向上用力），当1脚焊锡熔化后，该脚即被拉起离开电路板。采用同样的方法焊开其他引脚，直到集成块的每个脚都与电路板分开后，即可取下集成块。这种方法比较慢，但比较可靠。需要注意的是必须等所有焊锡完全熔化后，才能用力拉漆包线，否则会造成焊盘起皮、断落。

堆锡法，首先用烙铁在集成块四周引脚上加满焊锡。然后用电烙铁头在集成块四周焊锡中快速移动，使四周的焊锡全部熔化，这时用镊子轻轻将集成块取下，或者同时用两把烙铁对集成块加热，这样提高了拆卸速度，这种方法简便快捷，但是必须掌握好“度”，也就是是说，既要是焊锡全部熔化，也不能加热太久，否则就有可能造成电路板的严重损坏。

分离法，分离法也简称破坏法，这种方法就是用合适的工具（类似平口的斜口钳等）沿集成电路引脚的根部将引脚剪断，用镊子拆下集成块除引脚的部分，然后再用镊子和尖头烙铁将引脚一根根的拆下，这种分离拆除法适合贴器件较长的情况，可以很好的保护印制板不受到损坏，但是拆卸下来的芯片受到破坏，可能无法进行正常器件测试和失效分析，除非特殊情况，一般不建议采用此方法。

整体加热法，这种方法是指先将该大型集成帖片器件周围的电子元器件等保护一起来，最为简单而常用的方法就是将多层纸胶带贴在需要拆卸器件的周围（还可以采用硅橡胶等在需要拆卸器件的周围形成保护层），然后用热抢档位为380-400度均匀加热需要拆卸器件所有的焊接引脚，待焊锡熔化时轻轻用镊子取走该帖片器件，之后再用吸锡带或多股镀银线等清除焊盘上多余的焊锡，并用酒精清洗焊盘，这种方法适合该大型集成帖片器件周围空间较大，而且帖片器件引脚较短的情况。

三、贴片器件焊接质量的检验方法

目前手工焊接主要的检测方法有目视检测法、性能测试法和直接检查引脚法。

目视检测法是主要是指借助高放大倍数的放大镜灯或显微镜显示系统进行目视检查，检查过程就是将焊接并清洗之后的电路板放在高放大倍数的放大镜灯或显微镜系统下面，通过放大的方法很容易观测出芯片引脚直接是否有连焊或者脱焊的情况。缺点是不能发现虚焊的情况。

性能测试法是指根据所焊接芯片的性能指标参数、以及在该电路板中的功能用途加电测试的方法，如果该芯片在电路中功能得以实现，初步判断焊接合格，比如DSP、FPGA就可以通过软件的加载、烧写和系统电性能测试的方法来确定焊接质量的好坏，缺点是不能发现更为深层次的虚焊。深层次的虚焊只能同各种环境试验同步考核。

直接检查引脚法一般是指借助于细的橡胶棒等（注意头部应圆润光滑不锋利）工具轻轻的拨动芯片的引脚，来检查焊接质量的方法。通常情况下对于焊接质量好的引脚是无法拨动的，但是对于脱焊和焊锡很少造成的虚焊的引脚就很容易发现，当橡胶棒接触到该类引脚时就会观察到引脚偏向侧边或出现弹性的运动，这种情况多为引脚脱焊或虚焊。缺点是如果拨动时用力不当，会造成引脚的损伤。

以上三种方法是检查这种大型贴片芯片焊接质量的常用方法，通常情况下将方法一和方法二结合起来使用，就可以检查出焊接质量的好坏。第三种方法主要用于排故时（已经发现该芯片无法实现预期功能出现故障了）使用，正常情况下不推荐使用。

四、发展前景与展望

目前手工焊接质量的检验方法，不管是目视检测法还是性能测试法都无法直观的判断出深层次的虚焊情况，而借用细橡胶棒等直接检查引脚焊接情况的方法不仅效率低，而且容易造成贴片器件引脚的损伤，并且大多这种损伤都是不可逆、不可直接发现的，所以除非排故需要，并不推荐使用。

据不完全统计，目前很大一部分电路板的报废都是由于大型集成贴片器件的虚焊造成的。所以迫切需要一种类似于金属件的“探伤技术”的设备出现，这样在集成帖片器件手工焊接结束后，先通过检验设备对器件的每一个引脚进行“探伤”，只有“探伤”合格的产品才进行下步工序的调试及后续的环境试验。这样由于深层次的虚焊造成的故障就可以得到很好的控制。

五、结束语

本文通过对大型集成贴片器件的手工焊接、维修及拆除、检测技术的探讨以及各种方法的优缺点比较，在一定程度上对于手工焊接起到了技术指导作用。同时对于目前贴片器件的检验方法方面提出了更高的要求与未来发展方向的展望。

参考文献：

[1]葛瑞．表面组装焊接技术新发展．电子工艺技术，1999．20．

[2]Bob Willis．正确选择波峰焊接工艺参数．电子工程专辑，1997，2：118－119．

集成电路的焊接方法范文第2篇

【关键词】油田企业；仪器仪表；维修维护

当前，石油企业的自动化水平在不断提高，GLZ型高压流量自控仪、井站RTU、功图计量仪、机泵变频调速仪、抽油机远程启停仪、原油长输管线泄漏监测仪等专用仪器仪表逐渐投入使用，给仪器仪表的维护管理提出了一系列问题，如何准确诊断仪表的故障，是保证其生产平稳运行的关键。本文阐述了油田常用仪器仪表的故障诊断方法，以便对现场操作人员进行指导。

1.常用仪器仪表的故障诊断方法

1.1询问观察触摸法。石油企业大功率机泵多、电压电流起伏大，造成电路故障频繁，观察触摸询问法是仪器仪表故障检查的常用有效方法。当仪表发生故障时，维修人员首先应尽可能多地询问仪表发生故障前后的工作情况，然后，在断电情况下，观察仪表上各有关儿器件及接线端子是否有烧焦、脱落、相碰及变形等现象。依次检查有关集成电路和接插件，确认是否有松动、接触不良的部位。最后，再给仪表送电，并用手触摸电源变压器、散热器、集成电路等部位是否有过热现象。当发现异常时，应立即断电，把有异常现象的部位或儿器件作为重点检查对象，进一步仔细查找原因，即可查出发生故障的确切部位。

1.2替代法。仪器仪表的故障，多数是由于单个器件损坏或某连接件接触不良造成的。因此，利用替代法检查仪表故障，有时会收到既快又准的效果。此法最适合有相同型号仪表或仪表电路有备用板、备用芯片的情况。当仪表发生故障时，首先应确认仪表电源是否正常，在仪表电源无问题的情况下，再用正常仪表上的有关电路板或芯片替代故障仪表上对应的电路板或芯片，当换上某电路板或芯片后，仪表故障消失了，说明仪表上原线路板或芯片有问题，应做进一步检查和确认。

1.3测量信号法。若维修人员手中没有精密仪器，只有万用表时，可借助万用表测试仪表电源及各有关部件的电压是否适当，测试各有关器件是否完好，测试各接插件、接线端子和有关线路的通断是否正常等。当测得某部分异常时，被测部分就可能是发生该故障的原因，应做重点检查，直至查出故障发生的确切部位和原因。

在用万用表判断TTL和COM集成电路时，应满足以下要求：CMO S电路用电源供电，其电路的工作电平很宽，在特定电源电压下，输入输出电平如表1：

TTL电路以74LSXX系列为例，其输入/输出电平关系如表2所示：

对于手中有示波器和带测量点原理图的维修人员，可结合有关资料，利用示波器测试各测量点的电压、波形和脉冲时间，并进行认真分析，以此确定出故障发生的大概部位和原因。例如，井站RTU出现输出数据无法显示的故障，用示波器测量井站RTU上数据线、地址线或选片线上的时钟脉冲波形，如果测不出，则可能是晶振或CPU损坏；也可能是有关辅助电路中某元器件损坏造成故障。

1.4工作原理分析法。工作原理分析法适用于配备有工作原理图的仪器仪表。该法最适用于排除较复杂的仪表故障，是仪器仪表维修人员常用的方法之一。前提是仪表维修人员必须熟悉仪表的工作原理和结构，了解各部分的作用和性能。当仪表发生故障时，通过分析仪表的工作原理和结构，并借助测试线路板上各有关测试点的电压、波形和脉冲信号，即可将故障点落实到其中某一单元，再将有故障的单元分成若干小部分，利用这一单元的工作原理，再进一步分析，即可将故障点缩小到这一单元中的更小部分上，使故障范围迅速缩小这种故障判断法既迅速又准确，若发生判断失误，再重复上述查找方法，就可立即纠正，直至查出故障发生的确切部位和原因。

1.5自测试判断法。油田现在使用的雷达液位计、综合测试仪、变频调速器等智能仪器仪表均以单片机为基础，其自身都有自测试功能，即仪器自我诊断故障功能。一般情况下，是在仪器加电瞬间进行的。当仪器发生故障时。发出报警声或给出错误代码，如变频调速器上FLULE公司生产的8806A型数字电压表，当发生故障时，显示“77”错误代码，即IEEE-488接口自测试错误；显示“52”错误代码，即此时命令无效；显示“l4”错误代码，即200KΩ电阻测量档过量程。根据错误代码，参照原理方框图和说明书中有关情况的说明，即可粗略判断出故障的大概部位和产生的原因。需要注意的是不同的仪器仪表其错误的代码的形式和含义是不尽相同的，此方法在仪器仪表电源电压及CPU运行正常的情况下检测A/D、D/A等故障部位。

2.检查仪表故障应注意的问题

2.1当怀疑或测得某集成电路插座接触不良时，千万不能用镊子挤压，否则将使插座中弹簧片永久变形，使集成电路和插座间造成更多处的接触不良。一般处理方法是：先用无水乙醇棉纱球擦拭，待凉干后，再将集成电路的管脚一起向内压少许，然后再插入其插座中。

2.2当查得某集成电路的某管脚电压波形或脉冲信号不对时，要分析连接的元器件是否工作正常。

2.3由于某些仪表没有原理图和故障检查资料，因此，检查故障时，难免要拆卸某一部分或替换某电路板、芯片，拆卸或更换某一部分时，要做好标记，不论仪表的故障能否查出，都应保证被拆卸的仪表部件物归原位。

2.4焊接仪表上的集成电路管脚时，不能选用大瓦数电烙铁（一般应小于45W），另外，烙铁外壳应尽量接地，焊接时间应尽量短；必要时，还可以把烙铁的电源插头拔下来进行焊接，否则，由于过热或静电感应等现象，有可能使新换集成电路在焊接时又被损坏。

2.5在仪器仪表检修过程中，难免要拆卸或更换可疑的元器件，拆卸更换前，维修人员必须要做到心中有数，吃透被拆卸或更换元器件的原理、结构和用途，否则，很可能将小故障酿成大故障，这是仪表维修人员一定要注意的问题。

3.结束语

石油企业仪器仪表的维护和故障诊断是一项细致复杂的工作，影响因素多，涉及面广，技术升级快。除应做好故障判断外，还要加大新技术知识的学习，才能有效保证油田在用仪器仪表检测的质量，促进油田生产技术水平的提高，为数字化油田建设奠定基础。

参考文献

[1]乐嘉谦，刘哲，陈逢阳.仪表工手册[M].北京：化学工业出版社，2003.

集成电路的焊接方法范文第3篇

[关键词]芯片封装技术技术特点

我们经常听说某某芯片采用什么什么的封装方式，在我们的电脑中，存在着各种各样不同处理芯片，那么，它们又是采用何种封装形式呢?并且这些封装形式又有什么样的技术特点以及优越性呢?在本文中，作者将为你介绍几个芯片封装形式的特点和优点。

一、DIP双列直插式封装

DIP是指采用双列直插形式封装的集成电路芯片，绝大多数中小规模集成电路(IC)均采用这种封装形式，其引脚数一般不超过100个。采用DIP封装的CPU芯片有两排引脚，需要插入到具有DIP结构的芯片插座上。当然，也可以直接插在有相同焊孔数和几何排列的电路板上进行焊接。DIP封装的芯片在从芯片插座上插拔时应特别小心，以免损坏引脚。

DIP封装具有以下特点：(1)适合在PCB(印刷电路板)上穿孔焊接，操作方便。(2)芯片面积与封装面积之间的比值较大，故体积也较大。Intel系列CPU中8088就采用这种封装形式，缓存和早期的内存芯片也是这种封装形式。

二、QFP塑料方型扁平式封装和PFP塑料扁平组件式封装

QFP封装的芯片引脚之间距离很小，管脚很细，一般大规模或超大型集成电路都采用这种封装形式，其引脚数一般在100个以上。用这种形式封装的芯片必须采用SMD将芯片与主板焊接起来。采用SMD安装的芯片不必在主板上打孔，一般在主板表面上有设计好的相应管脚的焊点。将芯片各脚对准相应的焊点，即可实现与主板的焊接。用这种方法焊上去的芯片，如果不用专用工具是很难拆卸下来的。PFP方式封装的芯片与QFP方式基本相同。唯一的区别是QFP一般为正方形，而PFP既可以是正方形，也可以是长方形。

QFP/PFP封装具有以下特点：(1)适用于SMD表面安装技术在PCB电路板上安装布线。(2)适合高频使用。(3)操作方便，可靠性高。(4)芯片面积与封装面积之间的比值较小。Intel系列CPU中80286、80386和某些486主板采用这种封装形式。

三、PGA插针网格阵列封装

PGA芯片封装形式在芯片的内外有多个方阵形的插针，每个方阵形插针沿芯片的四周间隔一定距离排列。根据引脚数目的多少，可以围成2~5圈。安装时，将芯片插入专门的PGA插座。为使CPU能够更方便地安装和拆卸，从486芯片开始，出现一种名为ZIF的CPU插座，专门用来满足PGA封装的CPU在安装和拆卸上的要求。

ZIF是指零插拔力的插座。把这种插座上的扳手轻轻抬起，CPU就可很容易、轻松地插入插座中。然后将扳手压回原处，利用插座本身的特殊结构生成的挤压力，将CPU的引脚与插座牢牢地接触，绝对不存在接触不良的问题。而拆卸CPU芯片只需将插座的扳手轻轻抬起，则压力解除，CPU芯片即可轻松取出。PGA封装具有以下特点：(1)插拔操作更方便，可靠性高。(2)可适应更高的频率。Intel系列CPU中，80486和Pentium、PentiumPro均采用这种封装形式。

四、BGA球栅阵列封装

随着集成电路技术的发展，对集成电路的封装要求更加严格。这是因为封装技术关系到产品的功能性，当IC的频率超过100MHz时，传统封装方式可能会产生所谓的“CrossTalk”现象，而且当IC的管脚数大于208Pin时，传统的封装方式有其困难度。因此，除使用QFP封装方式外，现今大多数的高脚数芯片(如图形芯片与芯片组等)皆转而使用BGA封装技术。BGA一出现便成为CPU、主板上南/北桥芯片等高密度、高性能、多引脚封装的最佳选择。BGA封装技术又可详分为五大类：(1)PBGA基板：一般为2~4层有机材料构成的多层板。Intel系列CPU中，PentiumII、III、IV处理器均采用这种封装形式。(2)CBGA基板：即陶瓷基板，芯片与基板间的电气连接通常采用倒装芯片的安装方式。Intel系列CPU中，PentiumI、II、PentiumPro处理器均采用过这种封装形式。(3)FCBGA基板：硬质多层基板。(4)TBGA基板：基板为带状软质的1~2层PCB电路板。(5)CDPBGA基板：指封装中央有方型低陷的芯片区。

BGA封装具有以下特点：(1)I/O引脚数虽然增多，但引脚之间的距离远大于QFP封装方式，提高了成品率。(2)虽然BGA的功耗增加，但由于采用的是可控塌陷芯片法焊接，从而可以改善电热性能。(3)信号传输延迟小，适应频率大大提高。(4)组装可用共面焊接，可靠性大大提高。

BGA封装方式经过十多年的发展已经进入实用化阶段。1987年，日本西铁城公司开始着手研制塑封球栅面阵列封装的芯片。而后，摩托罗拉、康柏等公司也随即加入到开发BGA的行列。1993年，摩托罗拉率先将BGA应用于移动电话。同年，康柏公司也在工作站、PC电脑上加以应用。直到五六年前，Intel公司在电脑CPU中(即奔腾II、奔腾III、奔腾IV等)，以及芯片组中开始使用BGA，这对BGA应用领域扩展发挥了推波助澜的作用。目前，BGA已成为极其热门的IC封装技术，其全球市场规模在2000年为12亿块，预计2005年市场需求将比2000年有70%以上幅度的增长。

五、CSP芯片尺寸封装

随着全球电子产品个性化、轻巧化的需求蔚为风潮，封装技术已进步到CSP。它减小了芯片封装外形的尺寸，做到裸芯片尺寸有多大，封装尺寸就有多大。即封装后的IC尺寸边长不大于芯片的1.2倍，IC面积只比晶粒大不超过1.4倍。

CSP封装又可分为四类：(1)传统导线架形式，代表厂商有富士通、日立、Rohm、高士达等等。(2)硬质内插板型，代表厂商有摩托罗拉、索尼、东芝、松下等等。(3)软质内插板型，其中最有名的是Tessera公司的microBGA，CTS的sim-BGA也采用相同的原理。其他代表厂商包括通用电气(GE)和NEC。(4)晶圆尺寸封装：有别于传统的单一芯片封装方式，WLCSP是将整片晶圆切割为一颗颗的单一芯片，它号称是封装技术的未来主流，已投入研发的厂商包括FCT、Aptos、卡西欧、EPIC、富士通、三菱电子等。

CSP封装具有以下特点：(1)满足了芯片I/O引脚不断增加的需要。(2)芯片面积与封装面积之间的比值很小。(3)极大地缩短延迟时间。CSP封装适用于脚数少的IC，如内存条和便携电子产品。未来则将大量应用在信息家电、数字电视、电子书、无线网络WLAN/GigabitEthemet、ADSL/手机芯片、蓝芽等新兴产品中。

六、MCM多芯片模块

集成电路的焊接方法范文第4篇

一、DIP双列直插式封装

DIP(DualIn－linePackage)是指采用双列直插形式封装的集成电路芯片，绝大多数中小规模集成电路(IC)均采用这种封装形式，其引脚数一般不超过100个。采用DIP封装的CPU芯片有两排引脚，需要插入到具有DIP结构的芯片插座上。当然，也可以直接插在有相同焊孔数和几何排列的电路板上进行焊接。DIP封装的芯片在从芯片插座上插拔时应特别小心，以免损坏引脚。

DIP封装具有以下特点：

1.适合在PCB(印刷电路板)上穿孔焊接，操作方便。

2.芯片面积与封装面积之间的比值较大，故体积也较大。

Intel系列CPU中8088就采用这种封装形式，缓存(Cache)和早期的内存芯片也是这种封装形式。

二、QFP塑料方型扁平式封装和PFP塑料扁平组件式封装

QFP（PlasticQuadFlatPackage）封装的芯片引脚之间距离很小，管脚很细，一般大规模或超大型集成电路都采用这种封装形式，其引脚数一般在100个以上。用这种形式封装的芯片必须采用SMD（表面安装设备技术）将芯片与主板焊接起来。采用SMD安装的芯片不必在主板上打孔，一般在主板表面上有设计好的相应管脚的焊点。将芯片各脚对准相应的焊点，即可实现与主板的焊接。用这种方法焊上去的芯片，如果不用专用工具是很难拆卸下来的。

PFP（PlasticFlatPackage）方式封装的芯片与QFP方式基本相同。唯一的区别是QFP一般为正方形，而PFP既可以是正方形，也可以是长方形。

QFP/PFP封装具有以下特点：

1.适用于SMD表面安装技术在PCB电路板上安装布线。

2.适合高频使用。

3.操作方便，可靠性高。

4.芯片面积与封装面积之间的比值较小。

Intel系列CPU中80286、80386和某些486主板采用这种封装形式。

三、PGA插针网格阵列封装

PGA(PinGridArrayPackage)芯片封装形式在芯片的内外有多个方阵形的插针，每个方阵形插针沿芯片的四周间隔一定距离排列。根据引脚数目的多少，可以围成2-5圈。安装时，将芯片插入专门的PGA插座。为使CPU能够更方便地安装和拆卸，从486芯片开始，出现一种名为ZIF的CPU插座，专门用来满足PGA封装的CPU在安装和拆卸上的要求。

ZIF(ZeroInsertionForceSocket)是指零插拔力的插座。把这种插座上的扳手轻轻抬起，CPU就可很容易、轻松地插入插座中。然后将扳手压回原处，利用插座本身的特殊结构生成的挤压力，将CPU的引脚与插座牢牢地接触，绝对不存在接触不良的问题。而拆卸CPU芯片只需将插座的扳手轻轻抬起，则压力解除，CPU芯片即可轻松取出。

PGA封装具有以下特点：

1.插拔操作更方便，可靠性高。

2.可适应更高的频率。

Intel系列CPU中，80486和Pentium、PentiumPro均采用这种封装形式。

四、BGA球栅阵列封装

随着集成电路技术的发展，对集成电路的封装要求更加严格。这是因为封装技术关系到产品的功能性，当IC的频率超过100MHz时，传统封装方式可能会产生所谓的“CrossTalk”现象，而且当IC的管脚数大于208Pin时，传统的封装方式有其困难度。因此，除使用QFP封装方式外，现今大多数的高脚数芯片（如图形芯片与芯片组等）皆转而使用BGA(BallGridArrayPackage)封装技术。BGA一出现便成为CPU、主板上南/北桥芯片等高密度、高性能、多引脚封装的最佳选择。

BGA封装技术又可详分为五大类：

1.PBGA（PlasricBGA）基板：一般为2-4层有机材料构成的多层板。Intel系列CPU中，PentiumII、III、IV处理器均采用这种封装形式。

2.CBGA（CeramicBGA）基板：即陶瓷基板，芯片与基板间的电气连接通常采用倒装芯片（FlipChip，简称FC）的安装方式。Intel系列CPU中，PentiumI、II、PentiumPro处理器均采用过这种封装形式。

3.FCBGA（FilpChipBGA）基板：硬质多层基板。

4.TBGA（TapeBGA）基板：基板为带状软质的1-2层PCB电路板。

5.CDPBGA（CarityDownPBGA）基板：指封装中央有方型低陷的芯片区（又称空腔区）。

BGA封装具有以下特点：

1.I/O引脚数虽然增多，但引脚之间的距离远大于QFP封装方式，提高了成品率。

2.虽然BGA的功耗增加，但由于采用的是可控塌陷芯片法焊接，从而可以改善电热性能。

3.信号传输延迟小，适应频率大大提高。

4.组装可用共面焊接，可靠性大大提高。

BGA封装方式经过十多年的发展已经进入实用化阶段。1987年，日本西铁城（Citizen）公司开始着手研制塑封球栅面阵列封装的芯片（即BGA）。而后，摩托罗拉、康柏等公司也随即加入到开发BGA的行列。1993年，摩托罗拉率先将BGA应用于移动电话。同年，康柏公司也在工作站、PC电脑上加以应用。直到五六年前，Intel公司在电脑CPU中（即奔腾II、奔腾III、奔腾IV等），以及芯片组（如i850）中开始使用BGA，这对BGA应用领域扩展发挥了推波助澜的作用。目前，BGA已成为极其热门的IC封装技术，其全球市场规模在2000年为12亿块，预计2005年市场需求将比2000年有70%以上幅度的增长。

五、CSP芯片尺寸封装

随着全球电子产品个性化、轻巧化的需求蔚为风潮，封装技术已进步到CSP(ChipSizePackage)。它减小了芯片封装外形的尺寸，做到裸芯片尺寸有多大，封装尺寸就有多大。即封装后的IC尺寸边长不大于芯片的1.2倍，IC面积只比晶粒（Die）大不超过1.4倍。

CSP封装又可分为四类：

1.LeadFrameType(传统导线架形式)，代表厂商有富士通、日立、Rohm、高士达（Goldstar）等等。

2.RigidInterposerType(硬质内插板型)，代表厂商有摩托罗拉、索尼、东芝、松下等等。

3.FlexibleInterposerType(软质内插板型)，其中最有名的是Tessera公司的microBGA，CTS的sim-BGA也采用相同的原理。其他代表厂商包括通用电气（GE）和NEC。

4.WaferLevelPackage(晶圆尺寸封装)：有别于传统的单一芯片封装方式，WLCSP是将整片晶圆切割为一颗颗的单一芯片，它号称是封装技术的未来主流，已投入研发的厂商包括FCT、Aptos、卡西欧、EPIC、富士通、三菱电子等。

CSP封装具有以下特点：

1.满足了芯片I/O引脚不断增加的需要。

2.芯片面积与封装面积之间的比值很小。

3.极大地缩短延迟时间。

CSP封装适用于脚数少的IC，如内存条和便携电子产品。未来则将大量应用在信息家电（IA）、数字电视（DTV）、电子书（E-Book）、无线网络WLAN／GigabitEthemet、ADSL／手机芯片、蓝芽（Bluetooth）等新兴产品中。

六、MCM多芯片模块

为解决单一芯片集成度低和功能不够完善的问题，把多个高集成度、高性能、高可靠性的芯片，在高密度多层互联基板上用SMD技术组成多种多样的电子模块系统，从而出现MCM(MultiChipModel)多芯片模块系统。

MCM具有以下特点：

1.封装延迟时间缩小，易于实现模块高速化。

2.缩小整机/模块的封装尺寸和重量。

3.系统可靠性大大提高。

集成电路的焊接方法范文第5篇

关键词： 电子调光控制器； 数码管； 按键开关； LED

中图分类号： TN911.7?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）21?0127?03

Design of LED dimming controller based on MCU

ZHU Jian?ke

（Sichuan Information Technology College， Guangyuan 628017， China）

Abstract： An electronic dimming controller taking single?chip microcomputer as the core control component was designed. The electronic dimming controller is composed of a single chip computer， digital tube， button switch， etc. The dimming signal is input through the keyboard， and processed by SCM. PWM pulse width control circuit is adopted to regulate the LED brightness， which has the dimming function of 10 stages. Its brightness change appears in stepping state， unnecessary to worry about the flashing on and off phenomena. A two?in?one digital tube is employed to display the dimming level. This design has strong practicability， accurate judgment and strong function expansion.

Keywords： electronic dimming controller； digital tube； key switch； LED

0 引 言

现如今，单片机的应用无处不在，利用单片机控制灯具的实例很多，可控制灯具的芯片也相当多，而利用单片机控制灯具能达到预想效果，是人们使用最广泛的方法。它功能多，价格优，外部电路简单，深受单片机爱好者及灯具控制制造商的青睐。

在日常生活中，人们处在不同的环境或气氛通常对灯光的亮度要求不同，往往会用到电子调光控制器。因此选择利用单片机编程来设计调光控制器，可以根据不同的要求对亮度进行调节。

用AT89C51单片机及少数外部电路控制LED灯光，使LED产生不同亮度的光效果，通过硬件电路和软件程序的编写，使灯光的亮度和数码显示电路相配合。

调光控制通常是改变通过灯具的电流或电压的大小，以便调节灯具的发光亮度。按调光方法来分有变阻器调光、自耦变压器调节器调光、饱和扼流圈调光、磁放大器调光和可控硅调光等。前四种调光设备都有体积大笨重等缺点。本设计使用的是PWM控制调光。

系统采用单片机作为整个控制核。控制系统由显示模块、驱动模块、按键控制模块组成。该系统通过按键输入调光信号，利用一个两位的数码管完成显示功能，利用PWM脉宽控制电流使LED工作，在数码管上显示亮度等级，从而实现调光的控制过程。工作时，用按键输入调光信号。经单片机的处理，输出控制信号，从而实现单片机控制的电子调光控制器的设计。

1 硬件电路设计

1.1 设计方案

本次设计采用单片机控制实现LED灯光调节，按键输入调光信号，经单片机处理后对LED亮度进行控制。如图1所示。

图1 总体电路框图

总体电路由五部分组成：

时钟电路：产生单片机工作所需要的时钟信号。

复位电路：使单片机能在刚接上电源时、断电后、发生故障后复位。

显示电路：显示所调亮度的等级。

按键控制电路：实现键盘输入功能，用于输入亮度等级。

LED驱动电路：用于驱动LED照亮。

1.2 整机工作原理

本系统把单片机作为整个控制核心。主要由单片机模块、显示模块、按键控制模块、驱动模块组成，整机电路如图2所示。它的工作原理如下：

加电工作，开始时LED灯没有亮度，此时数码管显示为0。按下加键，向单片机P3.2引脚输入一个低电平信号，单片机改变由P1.7输出调光信号的占空比，再加载到开关管的基极控制开关管的导通与截止时间，此时数码管显示为1表示占空比增大一级LED灯亮，再按一次加键，占空比继续增大一级，此时数码管显示2，LED灯更亮了。继续按加键占空比不断增大，LED灯亮度不断增加，直至亮度达到十级。当按下减键，LED亮度减小，占空比也随之减小一级，此时数码管显示从10改变为9。再按一次减键，占空比继续减小，LED亮度减弱，数码管显示8。继续按减键，LED灯亮度不断减弱，占空比也不断减小，直至LED灯灭，数码管显示为0。

图2 整机电路图

2 软件设计

软件设计完成对单片机的控制，使单片机能与电路一起共同实现对输入信号的处理，并输出不同的脉宽控制LED的亮度。

2.1 主函数程序设计

主函数模块主要实现定时器的初始化、更新数码管数据、判断按键是否按下、判断被按下的是哪个键、判断占空比是加一级还是减一级的功能。程序流程图如图3所示。

图3 主程序流程图

2.2 定时器中断服务程序设计

定时器2中断服务模块实现清除定时器2中断标志位、数码管扫描、判断占空比级数、根据级数设置占空比的功能。程序流程图如图4所示。

图4 定时器2中断服务程序流程图

2.3 数码管显示驱动程序设计

数码管扫描模块主要实现数据的扫描和送出，然后实现数据的显示。程序流程图如图5所示。

3 电路制作与调试

印制电路板的设计是以电路原理图为根据，实现电路设计者所需要的功能。印刷电路板的设计主要指版图设计，它需要考虑外部连接的布局、内部电子元件的优化布局、金属连线和通孔的优化布局、电磁保护、热耗散等各种因素。优秀的版图设计可以节约生产成本，达到良好的电路性能和散热性能。简单的版图设计可以用手工实现，复杂的版图设计需要借助计算机（CAD）实现。

图5 数码管显示驱动程序

3.1 PCB板的设计与制作

Protel 99SE是由澳大利亚ProklTechnology公司基于Windows环境下研制开发的电路板设计软件。该软件功能强大，人机界面友好，易学易用，是大中专院校电学专业必学课程，同时也是业界人士首选的电路板设计工具。

Protel 99SE由电路原理图设计（Advanced Schematic）和多层印刷电路板设计（Advanced PCB）两大部分组成。其中Advanced Schematic由两部分组成：电路图编辑器（Schematic）和元器件编辑器（Schematic Library）。它具有很强的数据交换能力和开放性及3D模拟功能，是一个32位设计软件，可以完成原理图、印制板设计、可编程逻辑器件设计和仿真等，可设计32个信号层、16个电源/地层和16个加工层。

3.2 电子调光电路的装配

电子调光系统的电路装配流程：根据在仿真软件上画出的电路图，确定元器件，找到对应位置，进行焊接。分立元器件的装配工艺步骤和印制电路板上的常用元器件的焊接工艺如下所述。

分立元器件的装配工艺步骤如下：

（1） 焊前准备：器件引线表面清洁，搪锡；

（2） 焊件装配：元器件插装在电路板上，贴紧；

（3） 加热焊接：用加热器对印制板焊盘、器件引脚、焊料进行加热，熔化的焊料将引脚焊盘焊接在一起；

（4） 焊后清洁：用无水酒精或者香蕉水清洁焊点周围。不合格的焊点要做补焊和清洁两道处理；

（5） 质量检验：外观和电气性能测试。

印制电路板上常用元器件的焊接工艺如下：

（1） 电阻器的焊接。按图将电阻器准确地装入规定位置，并要求标记向上，字向一致。装完一种规格再装另一种规格，尽量使电阻器的高低一致。焊接后将露在印制电路板表面上多余的引脚齐根剪去。

（2） 电容器的焊接。将电容器按图纸要求装入规定位置，并注意有极性的电容器其“+”与“-”极不能接错。电容器上的标记方向要易看得见。先装玻璃釉电容器、金属膜电容器、瓷介电容器，最后装电解电容器。

（3） 二极管的焊接。正确辨认正负极后按要求装入规定位置，型号及标记要易看得见。焊接立式二极管时，对最短的引脚焊接时，时间不要超过2 s。

（4） 三极管的焊接。按要求将e、b、c三根引脚装入规定位置。焊接时间应尽可能的短些，焊接时用镊子夹住引脚，以帮助散热。焊接大功率三极管时，若需要加装散热片，应将接触面平整，打磨光滑后再紧固，若要求加垫绝缘薄膜片时，千万不能忘记管脚与线路板上焊点需要连接时，要用塑料导线。

（5） 集成电路的焊接。将集成电路插装在印制线路板上，按照图纸要求，检查集成电路的型号、引脚位置是否符合要求。焊接时先焊集成电路边沿的2只引脚，以使其定位，然后再从左到右或从上至下进行逐个焊接。焊接时，烙铁一次沾取锡量为焊接2～3只引脚的量，烙铁头先接触印制电路的铜箔，待焊锡进入集成电路引脚底部时，烙铁头再接触引脚，接触时间以不超过3 s为宜，而且要使焊锡均匀包住引脚。焊接完毕后要查一下，是否有漏焊、碰焊、虚焊之处，并清理焊点处的焊料。

3.3 电子调光电路的测试

本设计硬件电路焊接成功后，将程序烧录到单片机中，按下按键以实现调光功能。使用万用表实时检测LED两端电压值如表1，表2所示。亮度变化如图6所示。随调光等级变化LED亮度在不断变化。经过调试，调光控制器达到预先设计的要求，能够实现调光控制，调光效果令人满意。

图6 电子调光器调试图

表1 调光等级递增时LED两端电压值

[调光等级＼&0＼&1＼&2＼&3＼&4＼&5＼&6＼&7＼&8＼&9＼&10＼&电压值 /V＼&0 ＼&0.19＼&0.30＼&0.44＼&0.60＼&0.75＼&0.91＼&1.00＼&1.20＼&1.41＼&1.40＼&]

表2 调光等级递减时LED两端电压值

[调光等级＼&10＼&9＼&8＼&7＼&6＼&5＼&4＼&3＼&2＼&1＼&0＼&电压值 /V＼&1.40＼&1.40＼&1.20＼&1.00＼&0.90＼&0.70＼&0.60＼&0.44＼&0.30＼&0.18＼&0＼&]

4 结 语

本文讲述了一款基于单片机的LED调光控制器的软硬件设计过程和电路的制作和调试过程，所做LED调光控制器结构简单，易于实现，对LED调光控制的工程应用具有一定的参考价值。

参考文献

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[2] 何立民.单片机高级教程应用于设计[M].2版.北京：北京航空航天大学出版社，2007.

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[5] 康万新.毕业设计指导及案例剖析[M].北京：清华大学出版社，2005.