Proces popravke PCBA

Proces prerade PCBA (sklapanja štampanih ploča) je postupak za lociranje grešaka u sklopovima sa lošim lemljenjem ili funkcionalnim kvarovima, uklanjanje neispravnih komponenti i ponovno lemljenje kvalifikovanih komponenti. Statistike pokazuju da otprilike 5%-15% PCBA zahtijeva preradu tokom proizvodnje elektronskih proizvoda.

Popravka se bavi problemima kao što su defekti lemljenja i kvarovi komponenti tokom proizvodnje, pri čemu popravljeni proizvod mora ispunjavati originalne proizvodne standarde; popravka se bavi nedostacima uzrokovanim starenjem, nepravilnom upotrebom itd. kod već korištenih proizvoda. Odličan industrijski standard je kontrola stope grešaka pri ponovnoj obradi unutar 3%.

Tipičan proces je: otkrivanje kvara → lociranje defekta → uklanjanje komponente → čišćenje kontaktnih površina → lemljenje nove komponente → inspekcija i verifikacija. Među njima, uklanjanje i lemljenje komponenti čini 60%-70% ukupnog vremena procesa.

Čak i u naprednim SMT proizvodnim linijama, stopa grešaka pri lemljenju i dalje iznosi 0,1%-1% (kao što je hladno lemljenje i premošćivanje). Ponovna obrada može poboljšati stopu kvalifikacije proizvoda, smanjiti troškove proizvodnje i izbjeći odbacivanje cijele ploče.

Može poboljšati prinos prvog prolaza proizvoda, smanjiti troškove proizvodnje, osigurati kvalitet i pouzdanost proizvoda i smanjiti troškove postprodajnog održavanja. Studije pokazuju da dobri procesi ponovne obrade mogu povećati pouzdanost proizvoda za 20%-30%.

Uglavnom uključuje stanice za preradu vrućim zrakom, infracrvene stanice za preradu, BGA stanice za preradu, pumpe za odlemljivanje, mikroskope itd. Među njima, BGA stanice za preradu imaju tačnost kontrole temperature od ±1℃, pogodne za visokopreciznu preradu BGA komponenti.

Generira vrući zrak kroz grijaću cijev i puše vrući zrak na komponente koje se obrađuju kroz mlaznicu, topi lem radi uklanjanja ili lemljenja. Temperatura vrućeg zraka se obično podešava od 200-450℃, s brzinom zraka od 5-50L/min.

BGA stanice za preradu imaju nezavisne funkcije kontrole temperature za više temperaturnih zona, što omogućava kompleksnu kontrolu temperaturne krivulje, pogodne za pakirane uređaje kao što su BGA i CSP; uobičajene stanice za preradu vrućim zrakom se uglavnom koriste za konvencionalna kućišta kao što su QFP i SOP. Cijena BGA stanice za preradu je oko 3-5 puta veća od cijene uobičajene stanice za preradu vrućim zrakom.

Dijele se na ručne pumpe za odlemljivanje, električne pumpe za odlemljivanje i vakuumske pištolje za odlemljivanje. Ručne pumpe za odlemljivanje su pogodne za uklanjanje malog broja lemnih spojeva, električne pumpe za odlemljivanje su efikasnije, a vakuumski pištolji za odlemljivanje su pogodni za komponente sa više pinova. Električne pumpe za odlemljivanje uklanjaju lem 3-5 puta brže od ručnih.

Za malene uređaje u pakovanju kao što su 0201 i 01005, potreban je mikroskop sa uvećanjem od 50-100 puta; za konvencionalne uređaje u pakovanju dovoljno je uvećanje od 10-30 puta. Mikroskopi sa velikim uvećanjem su oko 2-3 puta skuplji od onih sa malim uvećanjem.

Podesite prema pakovanju komponenti i vrsti lema. Za lem Sn63Pb37, temperatura uklanjanja je obično 350-380℃, a temperatura lemljenja je 320-350℃; za lem bez olova (kao što je SAC305), temperatura uklanjanja je 380-420℃, a temperatura lemljenja je 350-380℃. Prekomjerno visoka temperatura lako oštećuje komponente, dok preniska temperatura sprječava topljenje lema.

Obično uključuje zonu predgrijavanja (brzina zagrijavanja 1-3 ℃/s, temperatura 120-150 ℃), zonu namakanja (150-180 ℃, 60-120 s), zonu ponovnog lemljenja (vršna temperatura 217-235 ℃, održavana 30-60 s) i zonu hlađenja (brzina hlađenja 2-4 ℃/s). Nepravilno podešavanje temperaturne krivulje može uzrokovati probleme poput hladnog lemljenja BGA i pucanja kuglica lema.

Prevelika brzina protoka zraka može otpuhati male komponente ili uzrokovati prskanje lema; premala brzina protoka zraka rezultira nedovoljnim prijenosom topline. Općenito, brzina protoka zraka za kućišta klase 0402 i više postavljena je na 10-20 L/min, a za kućišta klase 0201 i niže, iznosi 5-10 L/min.

Preporučuje se da vrijeme lemljenja za jedan lemljeni spoj ne prelazi 3 sekunde, a kontinuirano lemljenje ne prelazi 10 sekundi. Pretjerano dugo vrijeme lemljenja povećava rizik od ljuštenja bakrene folije sa PCB ploče za 30% i vjerovatnoću oštećenja komponente za 25%.

Podesite prema veličini PCBA i gustoći komponenti, uglavnom sa gustoćom snage od 1-3W/cm². Prekomjerno visoka snaga može uzrokovati lokalno pregrijavanje i deformaciju PCB-a, dok preniska snaga rezultira niskom efikasnošću grijanja.

Koristite stanicu za preradu vrućim zrakom, usmjerite mlaznicu prema pinovima, zagrijte na 350-380℃ brzinom zraka od 15-20L/min i uklonite komponentu pincetom nakon što se lem otopi. Nakon uklanjanja, očistite kontaktne pločice fitiljem za odlemljivanje.

Prvo, postavite odgovarajuću temperaturnu krivulju. Nakon što se kuglice lema potpuno otope, pažljivo uklonite BGA vakuumskom olovkom; očistite preostali lem na kontaktnim površinama i ponovo ih sastavite pomoću paste za lemljenje. Stopa uspjeha uklanjanja BGA je 85% zbog usklađivanja temperaturne krivulje.

Zabilježite smjer polariteta komponente kako biste izbjegli obrnutu ugradnju; obratite pažnju na ravnomjerno zagrijavanje tokom uklanjanja kako biste spriječili eksploziju komponente zbog lokalnog pregrijavanja. Ugradnja s nepravilnim polaritetom povećava stopu kvara proizvoda za 40%.

U takvim slučajevima, potreban je rendgenski pregled kako bi se odredili položaji lemnih spojeva, a za uklanjanje se koriste lokalne metode zagrijavanja (kao što je lasersko zagrijavanje). To je prilično teško, sa stopom uspjeha od samo 60%-70%.

Kontrolirajte temperaturu i vrijeme zagrijavanja i izbjegavajte ponovljeno zagrijavanje istog mjesta; koristite odgovarajuće alate, kao što je pajser, kako biste pomogli u uklanjanju velikih komponenti kako biste smanjili povlačenje PCB-a. Ispravan rad može smanjiti stopu oštećenja PCB-a za 50%.

Očistite ostatke lema na kontaktnim površinama pomoću fitilja za odlemljivanje pomoću lemilice: namočite fitilj u fluks, stavite ga na površinu i zagrijte lemilicom da upije lem. Prilagodite širinu fitilja širini površine kako biste izbjegli pretjerano ili nedovoljno čišćenje.

Oksidirani sloj lagano izbrusite finim brusnim papirom, nanesite fluks i zagrijte kako biste obnovili lemljivost. Neobrađene oksidirane pločice mogu uzrokovati 80% grešaka pri lemljenju.

Za djelimično odvajanje koristite kratkospojnike; za potpuno odvajanje, ponovo napravite kontaktnu ploču (bakrenje, premazivanje maskom za lemljenje) i testirajte električne performanse nakon popravke.

Koristite vrh lemilice u obliku dlijeta da biste poravnali višak lema i po potrebi izbrusite. Greška ravnosti mora biti unutar ±0,05 mm kako bi se izbjegli problemi s lemljenjem.

Da. Koristite bezvodni etanol ili specijalizirana sredstva za čišćenje kako biste uklonili preostali fluks i nečistoće, izbjegavajući 20% povećanja defekata lemljenja i korozije PCB-a.

Provjerite specifikacije komponenti, kalajišite jastučiće i pripremite odgovarajući alat i fluks. Neadekvatna priprema može uzrokovati stopu ponovne obrade od 30%.

Koristite mikroskop i stanicu za preradu vrućim zrakom ili šiljasti lem. Prvo popravite jedan pin, a zatim zalemite ostale kako biste osigurali precizno pozicioniranje.

Koristite rendgen za pregled spojeva lemnih kuglica (učestalost praznina ≤5%) i multimetar za električni kontinuitet. Rendgenski snimci detektuju preko 90% defekata.

Prije lemljenja, fiksirajte komponente ljepilom ili fluksom i ravnomjerno zagrijte kako biste izbjegli termički stres. Pomjeranje čini 15%-20% grešaka pri lemljenju.

Bakarni provodnici se lako leme; željezni provodnici zahtijevaju prethodno kalajisanje; legirani provodnici zahtijevaju odgovarajući fluks. Neobrađeni željezni provodnici imaju stopu grešaka pri lemljenju od 70%.

Uključuje vizuelni pregled, testove električnih performansi (kontinuitet, otpor izolacije) i funkcionalno testiranje. Vizuelni pregled otkriva 70%-80% očiglednih nedostataka.

Provjerite ima li lemnih spojeva potpunih, glatkih, bez hladnog lemljenja, premošćivanja ili ledenica; osigurajte da su provodnici potpuno zalemljeni i neoštećeni. Potrebna je usklađenost sa standardima IPC-A-610.

Detektira kvalitetu unutrašnjih lemnih spojeva BGA/CSP komponenti, identificirajući hladno lemljenje, napukle kuglice lema i praznine, sa stopom detekcije defekata preko 95% za unutrašnje probleme.

Testira električne performanse pomoću pričvršćivača s ekserima, otkrivajući kratke spojeve, prekide i probleme s parametrima komponenti, pokrivajući 80%-90% električnih spojeva.

Integrirajte PCBA u sistem za simulaciju stvarnih radnih uslova i testiranje funkcionalnosti, identificirajući 90% funkcionalnih kvarova izazvanih zavarivanjem.

Uzroci: nečisti jastučići, nedovoljna temperatura, neefikasan fluks. Rješenja: ponovno očistite jastučiće, podesite temperaturu/vrijeme i zamijenite fluks visokokvalitetnim alternativama.

Uklonite višak lema pomoću fitilja/glačala za odlemljivanje, podesite temperaturu lemljenja i brzinu zraka kako biste spriječili prskanje. Pravilnim rukovanjem postiže se stopa popravka od 95%.

Mogući uzroci: oštećenje komponenti, pregrijavanje tokom lemljenja, obrnuti polaritet. Statistike pokazuju da oštećenje komponenti čini 40%, a pregrijavanje 30%.

Manje deformacije ispravite zagrijavanjem; zamijenite PCB ploče ako su deformacije veće. Kontroliranjem temperature/vremena smanjuje se brzina deformacije za 60%.

Koristite radne stolove, trake za zglobove i pincete otporne na ESD; održavajte relativnu vlažnost zraka od 40%-60% kako biste smanjili oštećenja uzrokovana ESD-om za 90%.

Operateri moraju nositi zaštitne naočale/rukavice kako bi spriječili opekotine; uzemljiti opremu kako bi izbjegli strujni udar; označiti opremu koja podnosi visoke temperature znakovima upozorenja.

Otpadne komponente, lem i fluks su opasan otpad koji zahtijeva odlaganje od strane kvalifikovanih jedinica; čišćenje otpadnih voda mora ispunjavati standarde ispuštanja GB 8978.

Većina fluksa je zapaljiva i treba ih čuvati na hladnim, prozračenim mjestima, dalje od izvora vatre; izbjegavajte kontakt s kožom/očima i odmah isperite vodom ako dođe u kontakt.

Redovno čistite ostatke lema i fluksa s opreme; instalirajte zaštitu od pregrijavanja kako biste automatski isključili uređaj kada se prekorače temperaturna ograničenja.

Mora biti u skladu s RoHS direktivama, ograničiti opasne tvari poput olova/žive/kadmija, smanjiti isparavanje fluksa i koristiti ekološki prihvatljiva sredstva za čišćenje.

Optimizirajte procese, uvedite automatiziranu opremu i obučite operatere. Automatizirana oprema može povećati efikasnost za 30%-50%.

Smanjite sekundarne prerade zbog nepravilnog rada, racionalno odaberite alate/materijale i optimizirajte procese kako biste smanjili početne stope grešaka. Sekundarne prerade čine 25%-35% ukupnih troškova.

Optimizirajte parametre procesa, odaberite odgovarajući fluks/lem i poboljšajte kontrolu prvog artikla i uzorkovanje tokom procesa. Poboljšanja procesa mogu smanjiti stopu grešaka za 40%-60%.

Poboljšava stabilnost kvaliteta, smanjuje ljudske greške, olakšava obuku novih zaposlenika i povećava efikasnost. Standardizacija može smanjiti fluktuacije stope kvarova za 50%.

Provedite testove starenja (24-100 sati) i testove uticaja okoline (visoka temperatura/vlažnost/vibracije) na prerađenim proizvodima kako biste procijenili dugoročnu pouzdanost.

Potrebno je uzeti u obzir zahtjeve za ponovnu obradu i SMT i THT komponenti. Prilikom uklanjanja THT komponenti, treba obratiti pažnju na uticaj na SMT uređaje. Težina ponovne obrade je 30%-50% veća nego kod čistih SMT ploča.

Materijal je mekan i lako se deformira, pa su za pričvršćivanje potrebni posebni pribori; temperatura zagrijavanja treba biti 10-20 ℃ niža od temperature krute PCB ploče kako bi se izbjeglo oštećenje podloge.

Unutrašnji krug je složen, a prijenos topline je neravnomjeran tokom zagrijavanja, što može uzrokovati kratki spoj ili otvoreni krug unutrašnjeg sloja; popravak pločice je težak, a stopa uspjeha ponovne obrade je samo 50%-60%.

Prvo uklonite zaštitni poklopac i zaštitite unutrašnje komponente. Nakon popravke, ponovo ga instalirajte kako biste osigurali efekat zaštite. Nepravilan rad će uticati na elektromagnetnu kompatibilnost.

Ima dobru toplinsku provodljivost i visoku krhkost. Potrebno je brzo zagrijavanje kako bi se izbjeglo pucanje uzrokovano lokalnom koncentracijom napona, a brzina zagrijavanja je poželjno kontrolirana na 5-10℃/s.

Moraju savladati vještine kao što su identifikacija komponenti, tehnologija zavarivanja, rukovanje opremom i analiza grešaka, te biti upoznati sa standardima kao što je IPC-A-61. Stopa kvarova profesionalno obučenog osoblja je 40% niža nego kod početnika.

Uključuje teorijsku obuku (poznavanje procesa, standardne specifikacije) i praktičnu obuku (upravljanje opremom, praksa zavarivanja), s procjenom nakon obuke, a ciklus obično traje 1-2 sedmice.

To uključuje upute za proces prerade, priručnike za upotrebu opreme, standarde inspekcije kvalitete, zapise o preradi itd., što može poboljšati sljedivost i efikasnost analize problema.

Postavite ključne kontrolne tačke (kao što su uklanjanje komponenti, čišćenje pločica, zavarivanje itd.) i izvršite inspekciju prvog komada, patrolnu inspekciju i inspekciju gotovog proizvoda, što može smanjiti stopu nedostataka za 30%-40%.

Prikupljajte podatke o preradi kako biste analizirali probleme, provodili procesne testove za optimizaciju parametara i uvodili nove tehnologije i opremu, što može povećati efikasnost za 10%-15% godišnje.

Odaberite prema originalnom tipu PCBA lema, dajte prednost proizvodima sličnog sastava i uzmite u obzir performanse kao što su tačka topljenja, kvašenje i pouzdanost.

Podijeljeni su na fluks koji se ne čisti, fluks rastvorljiv u vodi i fluks na bazi kolofonija. Fluks koji se ne čisti pogodan je za prilike s niskim zahtjevima za čistoću, a fluks rastvorljiv u vodi je pogodan za čišćenje, ali treba uzeti u obzir ostatke.

Koristi se za fiksiranje sitnih komponenti ili sprječavanje pomjeranja tokom zavarivanja, a potrebno je da ima dobru čvrstoću vezivanja (≥5N/mm²) i otpornost na temperaturu.

Odaberite prema vrsti fluksa (kao što je izopropilni alkohol za fluks na bazi kolofonija) i uzmite u obzir zaštitu okoliša, koroziju i isparljivost.

Potrebno je provjeriti model, specifikaciju, izgled, električne performanse itd. kako bi se osigurala usklađenost s originalnim komponentama. Loši ulazni materijali povećat će stopu kvarova pri ponovnoj obradi za 20%.

Očistite nečistoće unutar mlaznice za zrak kako biste spriječili začepljenje, redovno provjeravajte stanje cijevi za grijanje i kalibrirajte temperaturu te podmažite mehaničke komponente. Začepljenje mlaznice za zrak povećat će stopu grešaka pri zavarivanju za oko 15%.

Temperatura se kalibrira jednom mjesečno (greška ≤±1℃), a visina Z-ose se kalibrira jednom kvartalno (tačnost ≤±0,05 mm). Nekalibracija može povećati stopu šupljina pri zavarivanju za 20%.

Nedovoljno usisavanje: zamijenite zaptivni prsten kod ručne pumpe za odlemljivanje, provjerite vakuum pumpu ili očistite blokadu kod električne pumpe za odlemljivanje; nije moguće odlemiti: provjerite da li je mlaznica oštećena ili blokirana, zamijenite i očistite preostali lem.

Generalno, zamjenjuje se svake 1-2 godine, ovisno o učestalosti korištenja. Nakon starenja, ujednačenost temperature se smanjuje, a stopa grešaka pri zavarivanju se povećava za oko 12%.

Redovno čistite objektiv posebnim papirom za čišćenje objektiva, izbjegavajte sudare kako biste spriječili pomjeranje optičkih komponenti i kalibrirajte žarišnu daljinu svake godine kako biste osigurali jasnu sliku.

Prvo koristite hemijske rastvarače (kao što je aceton) da biste rastvorili materijal za enkapsulaciju, nakon uklanjanja ponovo obradite prema konvencionalnom postupku i ponovo enkapsulirajte nakon završetka, obraćajući pažnju na fluidnost i uslove stvrdnjavanja materijala.

Prioritet se daje uklanjanju velikih komponenti koje generiraju veliku toplinu kako bi se izbjeglo oštećenje popravljenih dijelova; slijedite princip od lakog ka teškom smanjenju rizika.

Potrebna je posebna oprema (kao što je stanica za preradu flip chip-a), a koristi se i tehnologija laserskog zagrijavanja ili ultrazvučnog zavarivanja. Parametri se određuju prethodnim testiranjem, a stopa uspjeha je obično 60%-70%.

Koristite multimetar za testiranje kontinuiteta kako biste locirali tačku kratkog spoja i provjerite i riješite probleme kao što su premošćivanje ostataka lema, neusklađenost pinova komponenti i oštećenje PCB kola.

Provjerite je li uzemljenje dobro i je li zaštitni poklopac postavljen na svoje mjesto, provjerite je li signalni vod oštećen tokom zavarivanja, koristite analizator spektra za detekciju izvora smetnji i poduzmite mjere poput zaštite i filtriranja.

Analizirajte podatke o preradi putem mašinskog učenja kako biste predvidjeli nedostatke, koristite vizuelno prepoznavanje za automatsko lociranje neispravnih komponenti i inteligentno prilagodite parametre opreme kako biste poboljšali efikasnost i kvalitet.

Razvijat će se prema visokopreciznoj i multifunkcionalnoj integraciji (kao što je integracija rendgenske inspekcije, automatsko postavljanje kuglica, zavarivanje itd.) i ostvariti međusobnu povezanost sa MES sistemom radi poboljšanja inteligentnog upravljanja.

Promovirati ekološki prihvatljive fluksove i sredstva za čišćenje, razviti opremu s niskom potrošnjom energije i istražiti tehnologiju nerazorne prerade kako bi se smanjilo zagađenje i rasipanje resursa.

Može brzo proizvesti pribor za ponovnu obradu radi smanjenja troškova, a koristi se i za popravak lokalnih oštećenja PCB-a (kao što je štampanje provodnih linija) radi pojednostavljenja složenih procesa.

Ostvarite digitalnu kontrolu i daljinski nadzor opreme za preradu, optimizirajte procese putem analize velikih podataka i uspostavite sisteme za praćenje prerade proizvoda kako biste poboljšali kontrolu kvalitete.