Procés de reparació de PCBA

El procés de reelaboració de PCBA (Printed Circuit Board Assembly) és un procediment per localitzar defectes en conjunts amb mala soldadura o fallades funcionals, eliminar components defectuosos i tornar a soldar components qualificats. Les estadístiques mostren que aproximadament entre el 5% i el 15% dels PCBA requereixen una reelaboració durant la fabricació de productes electrònics.

La reparació aborda problemes com ara defectes de soldadura i fallades de components durant la producció, i el producte reparat ha de complir els estàndards de producció originals; la reparació tracta els defectes causats per l'envelliment, l'ús inadequat, etc., en productes ja utilitzats. Un estàndard excel·lent de la indústria és controlar la taxa de defectes de reparació dins del 3%.

El procés típic és: detecció de fallades → localització de defectes → eliminació de components → neteja de coixinets → soldadura de components nous → inspecció i verificació. Entre ells, l'eliminació i soldadura de components representa el 60%-70% del temps total del procés.

Fins i tot en les línies de producció SMT avançades, encara hi ha una taxa de defectes de soldadura del 0,1%-1% (com ara la soldadura en fred i el bridging). La reelaboració pot millorar les taxes de qualificació del producte, reduir els costos de producció i evitar el desballestament de tota la placa.

Pot millorar el rendiment del producte en la primera passada, reduir els costos de producció, garantir la qualitat i la fiabilitat del producte i reduir els costos de manteniment postvenda. Els estudis mostren que els bons processos de reelaboració poden augmentar la fiabilitat del producte entre un 20% i un 30%.

Inclou principalment estacions de reparació d'aire calent, estacions de reparació d'infrarojos, estacions de reparació BGA, bombes de desoldat, microscopis, etc. Entre elles, les estacions de reparació BGA tenen una precisió de control de temperatura de ±1 ℃, adequada per a la reparació de components BGA d'alta precisió.

Genera aire calent a través d'un tub de calefacció i bufa l'aire calent sobre els components que s'han de reelaborar a través d'una boquilla, fonent la soldadura per aconseguir l'eliminació o la soldadura. La temperatura de l'aire calent generalment és ajustable de 200 a 450 ℃, amb una velocitat de l'aire de 5 a 50 L/min.

Les estacions de reparació de BGA tenen funcions de control de temperatura independents per a múltiples zones de temperatura, cosa que permet un control complex de la corba de temperatura, adequat per a dispositius encapsulats com ara BGA i CSP; les estacions de reparació d'aire calent comunes s'utilitzen principalment per a encapsulats convencionals com QFP i SOP. El preu d'una estació de reparació de BGA és aproximadament de 3 a 5 vegades superior al d'una estació de reparació d'aire calent comuna.

Es divideixen en bombes dessoldadores manuals, bombes dessoldadores elèctriques i pistoles dessoldadores de buit. Les bombes dessoldadores manuals són adequades per eliminar un petit nombre de soldadures, les bombes dessoldadores elèctriques són més eficients i les pistoles dessoldadores de buit són adequades per a components multipin. Les bombes dessoldadores elèctriques eliminen la soldadura de 3 a 5 vegades més ràpid que les manuals.

Per a dispositius encapsulats petits com el 0201 i el 01005, es requereix un microscopi amb un augment de 50-100 vegades; per a dispositius encapsulats convencionals, n'hi ha prou amb un augment de 10-30 vegades. Els microscopis d'alt augment són unes 2-3 vegades més cars que els de baix augment.

Establiu-ho segons l'embalatge del component i el tipus de soldadura. Per a la soldadura Sn63Pb37, la temperatura d'eliminació és generalment de 350-380 ℃ i la temperatura de soldadura és de 320-350 ℃; per a la soldadura sense plom (com ara SAC305), la temperatura d'eliminació és de 380-420 ℃ i la temperatura de soldadura és de 350-380 ℃. Una temperatura excessivament alta danya fàcilment els components, mentre que una temperatura massa baixa impedeix que la soldadura es fongui.

Normalment inclou una zona de preescalfament (velocitat d'escalfament 1-3 ℃/s, temperatura 120-150 ℃), una zona de remull (150-180 ℃, 60-120 s), una zona de reflux (temperatura màxima 217-235 ℃, mantinguda durant 30-60 s) i una zona de refredament (velocitat de refredament 2-4 ℃/s). Una configuració incorrecta de la corba de temperatura pot causar problemes com ara soldadura en fred de BGA i esquerdes de la bola de soldadura.

Una velocitat de l'aire excessivament alta pot fer volar components petits o provocar esquitxades de soldadura; una velocitat de l'aire massa baixa provoca una transferència de calor insuficient. Generalment, la velocitat de l'aire per als paquets 0402 i superiors s'estableix en 10-20 L/min, i per als 0201 i inferiors, és de 5-10 L/min.

Es recomana que el temps de soldadura per a una sola unió de soldadura no superi els 3 segons, i la soldadura contínua no superi els 10 segons. Un temps de soldadura excessivament llarg augmenta el risc que la làmina de coure de la PCB es desprengui en un 30% i la probabilitat de danys als components en un 25%.

Ajusteu-ho segons la mida de la PCBA i la densitat dels components, generalment amb una densitat de potència d'1-3 W/cm². Una potència excessivament alta pot causar un sobreescalfament local i deformació de la PCB, mentre que una potència massa baixa provoca una baixa eficiència de calefacció.

Feu servir una estació de reparació d'aire calent, apunteu el broquet als pins, escalfeu-lo a 350-380 ℃ amb una velocitat de l'aire de 15-20 L/min i retireu el component amb unes pinces després que la soldadura es fongui. Després de treure-ho, netegeu els coixinets amb una metxa desoldadora.

Primer, configureu una corba de temperatura adequada. Després que les boles de soldadura s'hagin fos completament, retireu amb cura el BGA amb una ventosa; netegeu la soldadura residual dels pads i torneu a fer boles amb pasta de soldadura. La taxa d'èxit de l'eliminació del BGA és del 85% a causa de la coincidència de la corba de temperatura.

Anoteu la direcció de polaritat del component per evitar la instal·lació inversa; presteu atenció a un escalfament uniforme durant la retirada per evitar l'explosió del component a causa d'un sobreescalfament local. Una instal·lació amb polaritat incorrecta augmenta la taxa de fallada del producte en un 40%.

En aquests casos, cal una inspecció amb raigs X per determinar les posicions de les unions de soldadura, i s'utilitzen mètodes de calefacció local (com ara la calefacció amb làser) per a l'extracció. És força difícil, amb una taxa d'èxit de només el 60%-70%.

Controleu la temperatura i el temps d'escalfament i eviteu l'escalfament repetit de la mateixa posició; utilitzeu eines adequades, com ara una palanca, per ajudar a treure components de grans dimensions per reduir l'estirament de la PCB. Un funcionament correcte pot reduir la taxa de danys de la PCB en un 50%.

Netegeu els residus de soldadura dels pads amb una metxa desoldadora amb un soldador: submergiu la metxa en flux, col·loqueu-la al pad i escalfeu-la amb el soldador per absorbir la soldadura. Feu coincidir l'amplada de la metxa amb el pad per evitar una neteja excessiva o insuficient.

Lijeu suaument la capa oxidada amb paper de vidre fi, apliqueu flux i escalfeu per restaurar la soldabilitat. Les pastilles oxidades no tractades poden causar una taxa de defectes de soldadura del 80%.

Per a un despreniment parcial, utilitzeu cables de connexió; per a un despreniment complet, refeu el pad (coure recobert, recobriment de màscara de soldadura) i proveu el rendiment elèctric després de la reparació.

Feu servir la punta d'un soldador amb forma de cisell per anivellar l'excés de soldadura i polir si cal. L'error de planitud ha de ser de ±0,05 mm per evitar problemes de soldadura.

Sí. Utilitzeu etanol anhidre o agents de neteja especialitzats per eliminar el flux residual i les impureses, evitant un augment del 20% en defectes de soldadura i corrosió de la PCB.

Comproveu les especificacions dels components, estanyeu els coixinets i prepareu les eines i el flux adequats. Una preparació inadequada pot provocar una taxa de reelaboració del 30%.

Feu servir un microscopi i una estació de reparació d'aire calent o un soldador de punta. Fixeu primer una clavilla i després soldeu la resta per assegurar un posicionament precís.

Utilitzeu raigs X per inspeccionar les connexions de boles de soldadura (taxa de buits ≤5%) i un multímetre per a la continuïtat elèctrica. Els raigs X detecten més del 90% dels defectes.

Fixeu els components amb adhesiu o flux abans de soldar i escalfeu-los uniformement per evitar l'estrès tèrmic. El desplaçament representa el 15%-20% dels defectes de soldadura.

Els cables de coure són altament soldables; els cables de ferro requereixen pre-estanyat; els cables d'aliatge necessiten un flux equivalent. Els cables de ferro no tractats tenen una taxa de defectes de soldadura del 70%.

Inclou inspecció visual, proves de rendiment elèctric (continuïtat, resistència d'aïllament) i proves funcionals. La inspecció visual detecta entre el 70% i el 80% dels defectes evidents.

Comproveu que les unions de soldadura estiguin completament llises i sense soldadura en fred, ponts ni glaçons; assegureu-vos que els cables estiguin completament soldats i no estiguin danyats. Cal complir amb les normes IPC-A-610.

Detecta la qualitat interna de la unió de soldadura dels components BGA/CSP, identificant soldadures en fred, boles de soldadura esquerdades i buits, amb una taxa de detecció de defectes de més del 95% per a problemes interns.

Prova el rendiment elèctric mitjançant fixacions de tipus llit de claus, detectant curtcircuits, obertures i problemes de paràmetres dels components, cobrint el 80%-90% de les connexions elèctriques.

Integrar la PCBA en un sistema per simular condicions reals de treball i provar la funcionalitat, identificant el 90% de les fallades funcionals induïdes per la soldadura.

Causes: coixinets bruts, temperatura insuficient, flux ineficaç. Solucions: netejar els coixinets, ajustar la temperatura/temps i substituir el flux per alternatives d'alta qualitat.

Traieu l'excés de soldadura amb una metxa/planxa desoldadora, ajusteu la temperatura de soldadura i la velocitat de l'aire per evitar esquitxades. Amb una manipulació adequada, s'aconsegueix una taxa de reparació del 95%.

Possibles causes: danys als components, sobreescalfament durant la soldadura, polaritat inversa. Les estadístiques mostren que el dany als components representa el 40% i el sobreescalfament el 30%.

Corregiu les deformacions menors escalfant-les; substituïu les plaques de circuit imprès per a deformacions importants. El control de la temperatura/temps redueix la taxa de deformació en un 60%.

Utilitzeu bancs de treball, corretges de canell i pinces resistents a les electrostàncies; manteniu una humitat relativa del 40%-60% per reduir els danys causats per les electrostàncies en un 90%.

Els operadors han de portar ulleres/guants de protecció per evitar cremades; connectar a terra l'equip per evitar descàrregues elèctriques; marcar els equips d'alta temperatura amb senyals d'advertència.

Els components de rebuig, la soldadura i el flux són residus perillosos que cal eliminar per unitats qualificades; les aigües residuals de neteja han de complir les normes de descàrrega GB 8978.

La majoria dels fluxos són inflamables i s'han d'emmagatzemar en zones fresques i ventilades, allunyades de fonts d'incendi; eviteu el contacte amb la pell i els ulls i esbandiu immediatament amb aigua si hi esteu exposats.

Netegeu regularment els residus de soldadura i el flux dels equips; instal·leu una protecció contra sobreescalfament per apagar-los automàticament quan se superen els límits de temperatura.

Ha de complir amb les directives RoHS, restringir les substàncies perilloses com el plom/mercuri/cadmi, minimitzar la volatilització del flux i utilitzar agents de neteja respectuosos amb el medi ambient.

Optimitzeu els processos, adopteu equips automatitzats i formeu els operadors. Els equips automatitzats poden augmentar l'eficiència entre un 30% i un 50%.

Reduir les reparacions secundàries degudes a un funcionament inadequat, seleccionar les eines/materials de manera racional i optimitzar els processos per reduir les taxes de defectes inicials. Les reparacions secundàries representen entre el 25% i el 35% dels costos totals.

Optimitzeu els paràmetres del procés, seleccioneu el flux/soldadura adequat i enfortiu la inspecció del primer article i el mostreig durant el procés. Les millores del procés poden reduir les taxes de defectes entre un 40% i un 60%.

Millora l'estabilitat de la qualitat, redueix l'error humà, facilita la formació dels nous empleats i millora l'eficiència. L'estandardització pot reduir les fluctuacions de la taxa de defectes en un 50%.

Realitzar proves d'envelliment (24-100 hores) i proves ambientals (alta temperatura/humitat/vibració) en productes reelaborats per avaluar la fiabilitat a llarg termini.

Cal tenir en compte els requisits de reelaboració tant dels components SMT com dels THT. En retirar components THT, cal parar atenció a l'impacte en els dispositius SMT. La dificultat de reelaboració és entre un 30% i un 50% més alta que la de les plaques SMT pures.

El material és tou i fàcil de deformar, per la qual cosa es requereixen accessoris especials per a la fixació; la temperatura d'escalfament ha de ser 10-20 ℃ inferior a la de la PCB rígida per evitar danys al substrat.

El circuit intern és complex i la transferència de calor és desigual durant l'escalfament, cosa que pot causar curtcircuits o circuits oberts a la capa interior; la reparació de la coixinet és difícil i la taxa d'èxit de la reelaboració és només del 50% al 60%.

Primer traieu la coberta de blindatge i protegiu els components interns. Torneu-la a instal·lar després de la reparació per garantir l'efecte de blindatge. Un funcionament incorrecte afectarà la compatibilitat electromagnètica.

Té bona conductivitat tèrmica i alta fragilitat. Necessita un escalfament ràpid per evitar esquerdes causades per la concentració d'estrès local, i la velocitat d'escalfament es controla preferiblement a 5-10 ℃/s.

Han de dominar habilitats com la identificació de components, la tecnologia de soldadura, el funcionament dels equips i l'anàlisi de fallades, i estar familiaritzats amb estàndards com l'IPC-A-61. La taxa de defectes del personal format professionalment és un 40% inferior a la dels novells.

Inclou formació teòrica (coneixements de processos, especificacions estàndard) i formació pràctica (operació d'equips, pràctica de soldadura), amb avaluació després de la formació, i el cicle és generalment d'1 a 2 setmanes.

Inclou instruccions del procés de reelaboració, manuals d'operació de l'equip, estàndards d'inspecció de qualitat, registres de reelaboració, etc., que poden millorar la traçabilitat i l'eficiència de l'anàlisi de problemes.

Establiu punts de control clau (com ara l'extracció de components, la neteja de coixinets, la soldadura, etc.) i realitzeu la inspecció de la primera peça, la inspecció de patrulla i la inspecció del producte acabat, cosa que pot reduir la taxa de defectes en un 30%-40%.

Recopilar dades de reelaboració per analitzar problemes, dur a terme proves de procés per optimitzar paràmetres i introduir noves tecnologies i equips, que poden augmentar l'eficiència entre un 10% i un 15% anualment.

Seleccioneu segons el tipus de soldadura PCBA original, doneu prioritat als productes amb una composició similar i tingueu en compte el rendiment com el punt de fusió, la humectabilitat i la fiabilitat.

Es divideixen en flux sense neteja, flux soluble en aigua i flux a base de colofònia. El flux sense neteja és adequat per a ocasions amb baixos requisits de neteja, i el flux soluble en aigua és convenient per a la neteja, però s'ha de tenir en compte la resta.

S'utilitza per fixar components petits o evitar el desplaçament durant la soldadura, i necessita tenir una bona resistència a l'adhesió (≥5N/mm²) i resistència a la temperatura.

Seleccioneu segons el tipus de flux (com ara alcohol isopropílic per a la resina) i tingueu en compte la protecció del medi ambient, la corrosió i la volatilitat.

Cal comprovar el model, les especificacions, l'aspecte, el rendiment elèctric, etc. per garantir la coherència amb els components originals. Els materials entrants deficients augmentaran la taxa de fallada de la reelaboració en un 20%.

Netegeu les impureses de l'interior del broquet d'aire per evitar obstruccions, comproveu l'estat del tub de calefacció i calibreu la temperatura regularment, i lubriqueu els components mecànics. L'obstrucció del broquet d'aire augmentarà la taxa de defectes de soldadura en un 15%.

La temperatura es calibra un cop al mes (error ≤±1℃) i l'alçada de l'eix Z es calibra un cop al trimestre (precisió ≤±0,05 mm). Si no es calibra, la taxa de buits de soldadura pot augmentar en un 20%.

Succió insuficient: substituïu l'anell de segellat de la bomba de desoldat manual, comproveu la bomba de buit o netegeu el bloqueig de la bomba de desoldat elèctrica; no es pot desoldar: comproveu si el broquet està danyat o bloquejat, substituïu i netegeu la soldadura residual.

Generalment, es substitueix cada 1 o 2 anys segons la freqüència d'ús. Després de l'envelliment, la uniformitat de la temperatura disminueix i la taxa de defectes de soldadura augmenta aproximadament un 12%.

Netegeu regularment la lent amb paper especial per a lents, eviteu col·lisions per evitar el desplaçament dels components òptics i calibreu la distància focal cada any per garantir una imatge nítida.

Primer utilitzeu dissolvents químics (com l'acetona) per dissoldre el material d'encapsulació, torneu a treballar segons el procés convencional després de la retirada i torneu a encapsular després de completar-lo, prestant atenció a la fluïdesa i les condicions de curat del material.

Es dóna prioritat a l'eliminació de components de grans dimensions i que generen molta calor per evitar afectar les peces reparades; seguiu el principi de fàcil a difícil per reduir els riscos.

Es requereix un equipament especial (com ara una estació de reelaboració de xips flip), i s'utilitza tecnologia de calefacció per làser o soldadura per ultrasons. Els paràmetres es determinen mitjançant proves prèvies i la taxa d'èxit sol ser del 60% al 70%.

Utilitzeu un multímetre per fer proves de continuïtat per localitzar el punt de curtcircuit i comprovar i resoldre problemes com ara la pontatge de residus de soldadura, la desalineació dels pins dels components i els danys al circuit de la placa de circuit imprès.

Comproveu si la connexió a terra és bona i si la coberta de blindatge està instal·lada, comproveu si la línia de senyal està danyada durant la soldadura, utilitzeu un analitzador d'espectres per detectar la font d'interferència i preneu mesures com ara blindatge i filtratge.

Analitza les dades de reelaboració mitjançant l'aprenentatge automàtic per predir defectes, utilitza el reconeixement visual per localitzar automàticament els components defectuosos i ajusta intel·ligentment els paràmetres de l'equip per millorar l'eficiència i la qualitat.

Es desenvoluparà cap a una integració d'alta precisió i multifunció (com ara la integració de la inspecció de raigs X, la plantació automàtica de boles, la soldadura, etc.) i realitzarà la interconnexió amb el sistema MES per millorar la gestió intel·ligent.

Promoure fluxos i agents de neteja respectuosos amb el medi ambient, desenvolupar equips de baix consum d'energia i explorar tecnologies de reelaboració no destructives per reduir la contaminació i el malbaratament de recursos.

Pot fabricar ràpidament accessoris per a la seva reelaboració per reduir costos i s'utilitza per reparar danys locals de PCB (com ara la impressió de línies conductores) per simplificar processos complexos.

Realitzar el control digital i la monitorització remota dels equips de reelaboració, optimitzar els processos mitjançant l'anàlisi de big data i establir sistemes de traçabilitat de la reelaboració de productes per millorar el control de qualitat.