Процес на ремонт на печатни платки

Процесът на преработка на печатни платки (PCBA) е процедура за локализиране на дефекти в сглобки с лошо запояване или функционални повреди, отстраняване на дефектни компоненти и повторно запояване на квалифицирани компоненти. Статистиката показва, че приблизително 5%-15% от PCBA изискват преработка по време на производството на електронни продукти.

Ремонтът се занимава с проблеми като дефекти при запояване и повреди на компоненти по време на производството, като ремонтираният продукт трябва да отговаря на оригиналните производствени стандарти; ремонтът се занимава с дефекти, причинени от стареене, неправилна употреба и др., във вече използвани продукти. Отличен индустриален стандарт е да се контролира процентът на дефекти при ремонт в рамките на 3%.

Типичният процес е: откриване на повреди → локализиране на дефекти → отстраняване на компоненти → почистване на контактни площадки → запояване на нови компоненти → проверка и проверка. Изваждането и запояването на компоненти представляват 60%-70% от общото време на процеса.

Дори при усъвършенствани SMT производствени линии, процентът на дефекти при запояване все още е 0,1%-1% (като например студено запояване и премостване). Преработката може да подобри степента на квалификация на продукта, да намали производствените разходи и да избегне бракуването на цялата платка.

Това може да подобри добива на продукта при първо преминаване, да намали производствените разходи, да гарантира качеството и надеждността на продукта и да намали разходите за следпродажбена поддръжка. Проучванията показват, че добрите процеси на повторна обработка могат да увеличат надеждността на продукта с 20%-30%.

Включва главно станции за преработка с горещ въздух, инфрачервени станции за преработка, станции за преработка на BGA, помпи за разпояване, микроскопи и др. Сред тях, станциите за преработка на BGA имат точност на контрол на температурата от ±1℃, подходящи за високопрецизна преработка на BGA компоненти.

Той генерира горещ въздух през нагревателна тръба и го издухва върху компонентите, които ще бъдат обработвани, през дюза, разтопявайки спойката за отстраняване или запояване. Температурата на горещия въздух обикновено е регулируема от 200-450℃, със скорост на въздушния поток от 5-50 л/мин.

Станциите за преработка на BGA имат независими функции за контрол на температурата за множество температурни зони, което позволява сложен контрол на температурната крива, подходящ за корпусни устройства като BGA и CSP; обикновените станции за преработка с горещ въздух се използват предимно за конвенционални корпуси като QFP и SOP. Цената на станция за преработка на BGA е около 3-5 пъти по-висока от тази на обикновена станция за преработка с горещ въздух.

Те се делят на ръчни разпояващи помпи, електрически разпояващи помпи и вакуумни разпояващи пистолети. Ръчните разпояващи помпи са подходящи за отстраняване на малък брой спойки, електрическите разпояващи помпи са по-ефективни, а вакуумните разпояващи пистолети са подходящи за многопинови компоненти. Електрическите разпояващи помпи премахват спойката 3-5 пъти по-бързо от ръчните.

За миниатюрни корпусни устройства като 0201 и 01005 е необходим микроскоп с увеличение от 50-100 пъти; за конвенционални корпусни устройства е достатъчно увеличение от 10-30 пъти. Микроскопите с голямо увеличение са около 2-3 пъти по-скъпи от тези с ниско увеличение.

Задайте според опаковката на компонентите и вида на спойката. За спойка Sn63Pb37, температурата на отстраняване обикновено е 350-380℃, а температурата на запояване е 320-350℃; за безоловен припой (като SAC305), температурата на отстраняване е 380-420℃, а температурата на запояване е 350-380℃. Прекалено високата температура лесно поврежда компонентите, докато твърде ниската температура предотвратява топенето на спойката.

Обикновено включва зона за предварително нагряване (скорост на нагряване 1-3℃/сек, температура 120-150℃), зона за накисване (150-180℃, 60-120 s), зона за пренагряване (пикова температура 217-235℃, поддържана в продължение на 30-60 s) и зона за охлаждане (скорост на охлаждане 2-4℃/сек). Неправилната настройка на температурната крива може да причини проблеми като студено запояване на BGA и напукване на спойката.

Прекалено високата скорост на въздуха може да издуха малки компоненти или да причини пръски на спойка; твърде ниската скорост на въздуха води до недостатъчен топлопренос. Обикновено скоростта на въздуха за корпуси от тип 0402 и по-високи е зададена на 10-20 л/мин, а за 0201 и по-ниски - 5-10 л/мин.

Препоръчително е времето за запояване за единична спойка да не надвишава 3 секунди, а непрекъснатото запояване да не надвишава 10 секунди. Прекалено дългото време за запояване увеличава риска от отлепване на медното фолио на печатната платка с 30% и вероятността от повреда на компонентите с 25%.

Регулирайте според размера на печатната платка (PCBA) и плътността на компонентите, обикновено с плътност на мощността от 1-3 W/cm². Прекалено високата мощност може да причини локално прегряване и деформация на печатната платка, докато твърде ниската мощност води до ниска ефективност на нагряване.

Използвайте станция за повторно обработване с горещ въздух, насочете дюзата към пиновете, нагрейте до 350-380℃ със скорост на въздуха 15-20 л/мин и извадете компонента с пинсети, след като спойката се разтопи. След отстраняване почистете контактните площадки с фитил за разпояване.

Първо, задайте подходяща температурна крива. След като спойките се разтопят напълно, внимателно отстранете BGA с вакуумна писалка; почистете остатъчния спойка върху контактните площадки и ги реболирайте с помощта на спояваща паста. Процентът на успех при отстраняване на BGA е 85% поради съвпадението на температурната крива.

Запишете посоката на полярността на компонента, за да избегнете обратен монтаж; обърнете внимание на равномерното нагряване по време на демонтажа, за да предотвратите експлозия на компонента поради локално прегряване. Неправилният монтаж на полярност увеличава процента на повреди на продукта с 40%.

В такива случаи е необходима рентгенова проверка, за да се определят позициите на споените съединения, а за отстраняването им се използват локални методи за нагряване (като лазерно нагряване). Това е доста трудно, с процент на успех само 60%-70%.

Контролирайте температурата и времето за нагряване и избягвайте многократно нагряване на едно и също място; използвайте подходящи инструменти, като например лост, за да помогнете за отстраняването на големи компоненти, за да намалите опъването на печатната платка. Правилната работа може да намали процента на повреда на печатната платка с 50%.

Почистете остатъците от спойка върху контактните площадки, като използвате разпояващ фитил с поялник: накиснете фитила във флюс, поставете го върху площадката и го загрейте с поялника, за да абсорбира спойката. Съобразете ширината на фитила с ширината на площадката, за да избегнете прекомерно или недостатъчно почистване.

Внимателно шлайфайте окисления слой с фина шкурка, нанесете флюс и нагрейте, за да възстановите спойваемостта. Необработените окислени контактни площадки могат да причинят 80% дефекти при запояване.

За частично откачване използвайте джъмперни проводници; за пълно откачване, преработете контактната площадка (помедняване, покритие с маска за спойка) и тествайте електрическите характеристики след ремонта.

Използвайте връх на поялник с форма на длето, за да изравните излишния припой и шлайфайте, ако е необходимо. Грешката в плоскост трябва да бъде в рамките на ±0,05 мм, за да се избегнат проблеми със запояването.

Да. Използвайте безводен етанол или специализирани почистващи препарати, за да премахнете остатъчния флюс и примеси, като избегнете 20% увеличение на дефектите при запояване и корозията на печатните платки.

Проверете спецификациите на компонентите, калайдисайте контактните площадки и подгответе подходящи инструменти и флюс. Неадекватната подготовка може да доведе до 30% преработка.

Използвайте микроскоп и станция за преработка с горещ въздух или заострен поялник. Първо фиксирайте единия щифт, след което запойте останалите, за да осигурите точно позициониране.

Използвайте рентгенова снимка за проверка на връзките на спойката (процент на кухини ≤5%) и мултицет за електрическа непрекъснатост. Рентгеновата снимка открива над 90% от дефектите.

Фиксирайте компонентите с лепило или флюс преди запояване и ги загрейте равномерно, за да избегнете термично напрежение. Изместването е причина за 15%-20% от дефектите при запояване.

Медните проводници са лесно запояеми; железните проводници изискват предварително калайдисване; легираните проводници се нуждаят от съответстващ флюс. Необработените железни проводници имат 70% процент на дефекти при запояване.

Включва визуална проверка, тестове за електрически характеристики (непрекъснатост, съпротивление на изолацията) и функционални тестове. Визуалната проверка открива 70%-80% от очевидните дефекти.

Проверете за пълни, гладки споени съединения без студено запояване, премостване или ледени висулки; уверете се, че изводите са напълно запоени и не са повредени. Изисква се съответствие със стандартите IPC-A-610.

Открива качеството на вътрешните спояващи съединения на BGA/CSP компоненти, идентифицирайки студено запояване, напукани спояващи топчета и кухини, с над 95% процент на откриване на дефекти за вътрешни проблеми.

Тества електрическите характеристики чрез приспособления с пирони, откривайки къси съединения, прекъсвания и проблеми с параметрите на компонентите, покривайки 80%-90% от електрическите връзки.

Интегрирайте печатната платка (PCBA) в система за симулиране на реални работни условия и тестване на функционалността, като идентифицирате 90% от функционалните повреди, причинени от заваряване.

Причини: замърсени подложки, недостатъчна температура, неефективен флюс. Решения: почистете отново подложките, регулирайте температурата/времето и сменете флюса с висококачествени алтернативи.

Отстранете излишния припой с фитил/желязо за разпояване, регулирайте температурата на запояване и скоростта на въздуха, за да предотвратите пръски. Правилното боравене постига 95% процент на ремонт.

Възможни причини: повреда на компонентите, прегряване по време на запояване, обратна полярност. Статистиката показва, че повредата на компонентите е 40%, а прегряването - 30%.

Коригирайте леките деформации чрез нагряване; сменете печатните платки при силни деформации. Контролирането на температурата/времето намалява скоростта на деформация с 60%.

Използвайте работни маси, китки и пинсети, безопасни за електростатично разреждане; поддържайте относителна влажност 40%-60%, за да намалите щетите от електростатично разреждане с 90%.

Операторите трябва да носят защитни очила/ръкавици, за да предотвратят изгаряния; да заземят оборудването, за да избегнат токов удар; да маркират оборудването с висока температура с предупредителни знаци.

Отпадъчните компоненти, спойката и флюсът са опасни отпадъци, изискващи изхвърляне от квалифицирани лица; пречиствателните отпадъчни води трябва да отговарят на стандартите за изхвърляне GB 8978.

Повечето флюсове са запалими и трябва да се съхраняват на хладно и проветриво място, далеч от източници на огън; избягвайте контакт с кожата/очи и изплакнете незабавно с вода, ако попаднат в очите.

Редовно почиствайте остатъците от спойка и флюс от оборудването; инсталирайте защита от прегряване, която автоматично да се изключва при превишаване на температурните ограничения.

Трябва да отговаря на директивите на RoHS, да ограничава опасните вещества като олово/живак/кадмий, да минимизира изпаряването на флюса и да използва екологично чисти почистващи препарати.

Оптимизирайте процесите, внедрете автоматизирано оборудване и обучете операторите. Автоматизираното оборудване може да увеличи ефективността с 30%-50%.

Намалете вторичната преработка поради неправилна работа, изберете рационално инструменти/материали и оптимизирайте процесите, за да намалите първоначалните нива на дефекти. Вторичната преработка представлява 25%-35% от общите разходи.

Оптимизирайте параметрите на процеса, изберете подходящ флюс/припой и подобрете контрола на първото изделие и вземането на проби по време на процеса. Подобренията в процеса могат да намалят процента на дефекти с 40%-60%.

Подобрява стабилността на качеството, намалява човешките грешки, улеснява обучението на нови служители и повишава ефективността. Стандартизацията може да намали колебанията в процента на дефектите с 50%.

Провеждайте тестове за стареене (24-100 часа) и тестове за въздействие на околната среда (висока температура/влажност/вибрации) върху преработени продукти, за да оцените дългосрочната им надеждност.

Необходимо е да се вземат предвид изискванията за преработка както на SMT, така и на THT компонентите. При премахването на THT компоненти трябва да се обърне внимание на въздействието върху SMT устройствата. Трудността при преработка е с 30%-50% по-висока от тази на чистите SMT платки.

Материалът е мек и лесно се деформира, така че са необходими специални приспособления за фиксиране; температурата на нагряване трябва да бъде с 10-20℃ по-ниска от тази на твърдата печатна платка, за да се избегне повреждане на основата.

Вътрешната верига е сложна и топлопреносът е неравномерен по време на нагряване, което е склонно да причини късо съединение или отворена верига на вътрешния слой; ремонтът на подложката е труден, а процентът на успех при повторна обработка е само 50%-60%.

Първо отстранете екраниращия капак и защитете вътрешните компоненти. След ремонта го поставете обратно, за да осигурите екраниращ ефект. Неправилната работа ще повлияе на електромагнитната съвместимост.

Има добра топлопроводимост и висока крехкост. Необходимо е бързо нагряване, за да се избегне напукване, причинено от локална концентрация на напрежение, а скоростта на нагряване е за предпочитане да се контролира на 5-10℃/s.

Те трябва да овладеят умения като идентифициране на компоненти, технология на заваряване, работа с оборудване и анализ на повреди, както и да са запознати със стандарти като IPC-A-61. Процентът на дефекти при професионално обучения персонал е с 40% по-нисък от този при начинаещите.

Включва теоретично обучение (познания за процесите, стандартни спецификации) и практическо обучение (работа с оборудване, заваръчна практика), с оценка след обучението, а цикълът обикновено е 1-2 седмици.

Това включва инструкции за процеса на преработка, ръководства за експлоатация на оборудването, стандарти за проверка на качеството, записи за преработка и др., които могат да подобрят проследимостта и ефективността на анализа на проблемите.

Задайте ключови контролни точки (като отстраняване на компоненти, почистване на подложки, заваряване и др.) и извършете проверка на първоначалната част, патрулна проверка и проверка на готовия продукт, което може да намали процента на дефекти с 30%-40%.

Събирайте данни за преработка, за да анализирате проблемите, да извършвате тестове на процесите за оптимизиране на параметрите и да въвеждате нови технологии и оборудване, което може да увеличи ефективността с 10%-15% годишно.

Изберете според оригиналния тип спойка за PCBA, дайте приоритет на продукти с подобен състав и вземете предвид характеристики като точка на топене, омокряемост и надеждност.

Те се разделят на флюс без почистване, водоразтворим флюс и флюс на основата на колофон. Флюсът без почистване е подходящ за случаи с ниски изисквания за чистота, а водоразтворимият флюс е удобен за почистване, но трябва да се има предвид остатъчната влажност.

Използва се за фиксиране на малки компоненти или предотвратяване на изместване по време на заваряване и трябва да има добра якост на свързване (≥5N/mm²) и температурна устойчивост.

Изберете според вида на флюса (като изопропилов алкохол за флюс на основата на колофон) и вземете предвид опазването на околната среда, корозията и летливостта.

Необходимо е да се провери моделът, спецификацията, външният вид, електрическите характеристики и др., за да се гарантира съответствие с оригиналните компоненти. Лошите входящи материали ще увеличат процента на неуспех при повторна обработка с 20%.

Почиствайте замърсяванията във вътрешността на въздушната дюза, за да предотвратите запушване, проверявайте редовно състоянието на нагревателната тръба и калибрирайте температурата, както и смазвайте механичните компоненти. Запушването на въздушната дюза ще увеличи процента на дефекти при заваряване с около 15%.

Температурата се калибрира веднъж месечно (грешка ≤±1℃), а височината на оста Z се калибрира веднъж на тримесечие (точност ≤±0,05 мм). Некалибрирането може да увеличи процента на заваряване с 20%.

Недостатъчно засмукване: сменете уплътнителния пръстен на ръчната помпа за разпояване, проверете вакуумната помпа или почистете запушването на електрическата помпа за разпояване; неуспешно разпояване: проверете дали дюзата е повредена или запушена, сменете и почистете остатъчния припой.

Обикновено се подменя на всеки 1-2 години, в зависимост от честотата на употреба. След стареене, равномерността на температурата намалява, а процентът на дефекти при заваряване се увеличава с около 12%.

Редовно почиствайте обектива със специална хартия за лещи, избягвайте сблъсъци, за да предотвратите изместване на оптичните компоненти, и калибрирайте фокусното разстояние всяка година, за да осигурите ясно изображение.

Първо използвайте химически разтворители (като ацетон), за да разтворите капсулиращия материал, след отстраняването го обработете по конвенционалния метод и след завършване капсулирайте отново, като обърнете внимание на течливостта и условията на втвърдяване на материала.

Приоритет се дава на премахването на големи по размер и генериращи висока температура компоненти, за да се избегне засягане на ремонтираните части; следвайте принципа от лесни към трудни за намаляване рискове.

Необходимо е специално оборудване (като станция за преработка на чипове с обратна обработка) и се използва технология за лазерно нагряване или ултразвуково заваряване. Параметрите се определят чрез предварително тестване, а процентът на успех обикновено е 60%-70%.

Използвайте мултицет за тестване за непрекъснатост, за да локализирате точката на късо съединение и да проверите и разрешите проблеми като пречупване на остатъци от спойка, неправилно подравняване на пиновете на компонентите и повреда на печатната платка.

Проверете дали заземяването е добро и дали екраниращият капак е монтиран на мястото си, проверете дали сигналната линия е повредена по време на заваряване, използвайте спектрален анализатор, за да откриете източника на смущения и вземете мерки като екраниране и филтриране.

Анализирайте данните от преработката чрез машинно обучение, за да прогнозирате дефекти, използвайте визуално разпознаване за автоматично локализиране на дефектни компоненти и интелигентно регулирайте параметрите на оборудването, за да подобрите ефективността и качеството.

Ще се развива към високопрецизна и многофункционална интеграция (като например интегриране на рентгенова инспекция, автоматично засаждане на топки, заваряване и др.) и ще реализира взаимосвързаност със MES система за подобряване на интелигентното управление.

Насърчаване на екологично чисти флюсови и почистващи препарати, разработване на оборудване с ниска консумация на енергия и проучване на технологии за безразрушителна обработка за намаляване на замърсяването и разхищението на ресурси.

Може бързо да произвежда приспособления за преработка, за да намали разходите, и се използва за ремонт на локални повреди по печатни платки (като например отпечатване на проводими линии), за да опрости сложни процеси.

Осъществете цифрово управление и дистанционно наблюдение на оборудването за преработка, оптимизирайте процесите чрез анализ на големи данни и създайте системи за проследяване на преработката на продукти, за да подобрите контрола на качеството.