PCBA remondiprotsess

PCBA (trükkplaadi assamblee) ümbertöötlemisprotsess on protseduur, mille käigus otsitakse vigasid halvasti joodetud või funktsionaalsete riketega sõlmedes, eemaldatakse defektsed komponendid ja joodetakse uuesti kvalifitseeritud komponendid. Statistika näitab, et elektroonikaseadmete tootmise käigus vajab ligikaudu 5–15% PCBA-dest ümbertöötlemist.

Ümbertöötlemine tegeleb selliste probleemidega nagu jootedefektid ja komponentide rikked tootmise ajal, kusjuures parandatud toode peab vastama algsetele tootmisstandarditele; remont tegeleb juba kasutatud toodete vananemisest, ebaõigest kasutamisest jne tingitud vigadega. Suurepärane tööstusstandard on hoida ümbertöötlemisdefektide määr 3% piires.

Tüüpiline protsess on järgmine: veatuvastus → defekti asukoha leidmine → komponendi eemaldamine → padja puhastamine → uue komponendi jootmine → kontroll ja verifitseerimine. Komponendi eemaldamine ja jootmine moodustavad 60–70% kogu protsessiajast.

Isegi täiustatud SMT tootmisliinidel on jootedefektide määr 0,1–1% (näiteks külmjootmine ja sildamine). Ümbertöötlemine võib parandada toote kvalifitseerimise määra, vähendada tootmiskulusid ja vältida kogu plaadi praakimist.

See võib parandada toote esmase läbimise saagikust, vähendada tootmiskulusid, tagada toote kvaliteedi ja töökindluse ning vähendada müügijärgse hoolduse kulusid. Uuringud näitavad, et head ümbertöötlemisprotsessid võivad suurendada toote töökindlust 20–30%.

Hõlmab peamiselt kuumaõhu ümbertöötlemisjaamu, infrapuna ümbertöötlemisjaamu, BGA ümbertöötlemisjaamu, jootepumbasid, mikroskoope jne. Nende hulgas on BGA ümbertöötlemisjaamade temperatuuri reguleerimise täpsus ±1 ℃, mis sobib BGA komponentide ülitäpseks ümbertöötlemiseks.

See tekitab kuumutustoru kaudu kuuma õhku ja puhub selle otsiku kaudu töödeldavatele komponentidele, sulatades jootematerjali, et see eemaldada või jootma hakata. Kuuma õhu temperatuuri saab üldiselt reguleerida vahemikus 200–450 ℃ ja õhukiirust 5–50 l/min.

BGA ümbertöötlemisjaamadel on sõltumatud temperatuuri reguleerimise funktsioonid mitme temperatuuritsooni jaoks, võimaldades keerulist temperatuurikõvera juhtimist, mis sobib pakendatud seadmetele nagu BGA ja CSP; tavalisi kuuma õhu ümbertöötlemisjaamu kasutatakse enamasti tavapäraste pakendite, näiteks QFP ja SOP, jaoks. BGA ümbertöötlemisjaama hind on umbes 3–5 korda suurem kui tavalise kuuma õhu ümbertöötlemisjaama hind.

Need jagunevad käsitsi jootmispumpadeks, elektrilisteks jootmispumpadeks ja vaakumpüstoliteks. Käsitsi jootmispumbad sobivad väikese arvu jooteühenduste eemaldamiseks, elektrilised jootmispumbad on tõhusamad ja vaakumpüstolid sobivad mitme kontaktiga komponentide jaoks. Elektrilised jootmispumbad eemaldavad joodise 3–5 korda kiiremini kui käsitsi pumbad.

Väikeste pakendatud seadmete, näiteks 0201 ja 01005, jaoks on vaja 50–100-kordse suurendusega mikroskoopi; tavapäraste pakendatud seadmete jaoks piisab 10–30-kordsest suurendusest. Suure suurendusega mikroskoobid on umbes 2–3 korda kallimad kui väikese suurendusega mikroskoobid.

Määrake vastavalt komponendi pakendile ja joodise tüübile. Sn63Pb37 joodise puhul on eemaldustemperatuur üldiselt 350–380 ℃ ja jootmistemperatuur 320–350 ℃; pliivaba joodise (näiteks SAC305) puhul on eemaldustemperatuur 380–420 ℃ ja jootmistemperatuur 350–380 ℃. Liiga kõrge temperatuur kahjustab komponente kergesti, samas kui liiga madal temperatuur takistab joodise sulamist.

Tavaliselt hõlmab see eelsoojendustsooni (kuumutamiskiirus 1–3 ℃/s, temperatuur 120–150 ℃), leotusvööndit (150–180 ℃, 60–120 s), tagasivoolutsooni (tipptemperatuur 217–235 ℃, mida hoitakse 30–60 s) ja jahutustsooni (jahutuskiirus 2–4 ℃/s). Temperatuurikõvera vale seadistamine võib põhjustada probleeme, nagu BGA külmjootmine ja jootepalli pragunemine.

Liiga suur õhukiirus võib väikeseid komponente minema puhuda või jootepritsimist põhjustada; liiga madal õhukiirus põhjustab ebapiisavat soojusülekannet. Üldiselt on õhukiirus 0402 ja suuremate pakendite puhul seatud 10–20 l/min ja 0201 ja madalamate pakendite puhul 5–10 l/min.

Soovitatav on, et ühe jootekoha jootmisaeg ei ületaks 3 sekundit ja pidev jootmine ei ületaks 10 sekundit. Liiga pikk jootmisaeg suurendab trükkplaadi vaskfooliumi koorumise ohtu 30% ja komponentide kahjustumise tõenäosust 25%.

Reguleerige vastavalt trükkplaadi suurusele ja komponentide tihedusele, üldiselt võimsustihedusega 1–3 W/cm². Liiga suur võimsus võib põhjustada trükkplaadi lokaalset ülekuumenemist ja deformatsiooni, samas kui liiga väike võimsus põhjustab madalat kütteefektiivsust.

Kasutage kuumaõhuga töötlemisjaama, suunake otsik tihvtidele, kuumutage temperatuuril 350–380 ℃ õhukiirusega 15–20 l/min ja eemaldage komponent pintsettidega pärast joote sulamist. Pärast eemaldamist puhastage padjad jootekolvi eemaldamise tahiga.

Esmalt sea sobiv temperatuurikõver. Pärast jootepallide täielikku sulamist eemalda BGA ettevaatlikult vaakumpliiatsiga; puhasta jootepatjadelt järelejäänud joodis ja kata kuul uuesti jootepastaga. BGA eemaldamise edukus on 85% tänu temperatuurikõvera vastavusele.

Salvestage komponendi polaarsuse suund, et vältida vastupidist paigaldamist; pöörake eemaldamise ajal tähelepanu ühtlasele kuumenemisele, et vältida komponendi plahvatust lokaalse ülekuumenemise tõttu. Vale polaarsuse paigaldamine suurendab toote rikke määra 40%.

Sellistel juhtudel on jooteühenduste asukoha kindlaksmääramiseks vaja röntgenülevaatust ja eemaldamiseks kasutatakse lokaalseid kuumutusmeetodeid (näiteks laserkuumutamist). See on üsna keeruline, edukuse määr on vaid 60–70%.

Kontrollige kuumutamistemperatuuri ja -aega ning vältige sama positsiooni korduvat kuumutamist; kasutage sobivaid tööriistu, näiteks kangi, et hõlbustada suurte komponentide eemaldamist, et vähendada trükkplaadile tekitatavat tõmbejõudu. Õige kasutamine võib vähendada trükkplaadi kahjustuste määra 50%.

Puhasta jootepadjadelt järelejäänud jootekolvi ja lahtijoodetava tahi abil: leota tahti voolus, aseta see padjale ja kuumuta jootekolviga, et jootekolb imenduks. Liigse või ebapiisava puhastamise vältimiseks vali tahi laius vastavalt padjale.

Lihvige oksüdeerunud kihti õrnalt peene liivapaberiga, kandke peale räbustit ja kuumutage joodetavuse taastamiseks. Töötlemata oksüdeerunud padjad võivad põhjustada 80% jootedefektide määra.

Osaliseks lahtiühendamiseks kasutage üleminekujuhtmeid; täielikuks lahtiühendamiseks tehke padi uuesti (vaskkate, jootemaski kate) ja kontrollige pärast parandamist elektrilist toimivust.

Liigse joote tasandamiseks kasutage peitliku jootekolvi otsa ja vajadusel lihvige. Jooteprobleemide vältimiseks peab tasapinna viga olema ±0,05 mm.

Jah. Jäänud voolu ja lisandite eemaldamiseks kasutage veevaba etanooli või spetsiaalseid puhastusvahendeid, vältides jootedefektide ja trükkplaadi korrosiooni 20% suurenemist.

Kontrollige komponentide spetsifikatsioone, tinatage padjad ning valmistage ette sobivad tööriistad ja räbusti. Ebapiisav ettevalmistus võib põhjustada 30% ümbertöötlemise määra.

Kasutage mikroskoopi ja kuumaõhu töötlemisjaama või teravatipulist jootekolvi. Kinnitage esmalt üks tihvt ja seejärel jootage ülejäänud, et tagada täpne positsioneerimine.

Jootekuulikeste ühenduste (tühisuse määr ≤5%) kontrollimiseks kasutage röntgenit ja elektrilise järjepidevuse kontrollimiseks multimeetrit. Röntgen tuvastab üle 90% defektidest.

Enne jootmist kinnitage komponendid liimi või räbustiga ja kuumutage ühtlaselt, et vältida termilist pinget. Nihkumine moodustab 15–20% jootedefektidest.

Vaskjuhtmed on väga hästi joodetavad; raudjuhtmed vajavad eelnevat tinutamist; sulamist juhtmed vajavad sobivat voolu. Töötlemata raudjuhtmetel on 70% jootedefektide määr.

Hõlmab visuaalset kontrolli, elektrilise toimivuse katseid (pidevus, isolatsioonitakistus) ja funktsionaalset testimist. Visuaalse kontrolli käigus leitakse 70–80% ilmsetest defektidest.

Kontrollige, et jooteühendused oleksid täielikud ja siledad ilma külmjootmise, sildade või jääpurikateta; veenduge, et juhtmed oleksid täielikult joodetud ja kahjustamata. Nõutav on vastavus IPC-A-610 standardile.

Tuvastab BGA/CSP komponentide sisemise jooteühenduse kvaliteedi, tuvastades külmjootmise, pragunenud jootekuulid ja tühimikud, tuvastades sisemiste probleemide korral üle 95%.

Testib elektrilist toimivust naelkinnituste abil, tuvastades lühiseid, katkestusi ja komponentide parameetritega seotud probleeme, hõlmates 80–90% elektriühendustest.

Integreerige trükkplaat süsteemi, et simuleerida reaalseid töötingimusi ja testida funktsionaalsust, tuvastades 90% keevitamise põhjustatud funktsionaalsetest riketest.

Põhjused: määrdunud padjad, ebapiisav temperatuur, ebaefektiivne voog. Lahendused: puhastage padjad uuesti, reguleerige temperatuuri/aega ja asendage voog kvaliteetsete alternatiividega.

Eemaldage liigne jootematerjal jootetahi/kolviga, reguleerige jootetemperatuuri ja õhukiirust, et vältida pritsimist. Nõuetekohane käsitsemine tagab 95% parandusmäära.

Võimalikud põhjused: komponendi kahjustus, ülekuumenemine jootmise ajal, vale polaarsus. Statistika näitab, et komponentide kahjustus moodustab 40% ja ülekuumenemine 30%.

Väiksemad deformatsioonid saab kuumutamise teel parandada; tugevate deformatsioonide korral trükkplaadid välja vahetada. Temperatuuri/aja kontrollimine vähendab deformatsioonikiirust 60%.

Kasutage ESD-ohutuid tööpinke, randmepaelu ja pintsette; hoidke suhtelist õhuniiskust 40–60%, et vähendada ESD-kahjustusi 90% võrra.

Operaatorid peavad põletuste vältimiseks kandma kaitseprille/kindaid; maandama seadmed elektrilöögi vältimiseks; märgistama kõrge temperatuuriga seadmed hoiatussiltidega.

Jäätmekomponendid, joodis ja räbusti on ohtlikud jäätmed, mille käitlemist peavad teostama kvalifitseeritud üksused; reovee puhastamine peab vastama GB 8978 heitvee standarditele.

Enamik räbusteid on tuleohtlikud ja neid tuleks hoida jahedas, ventileeritavas kohas, eemal tuleallikatest; vältida kokkupuudet naha ja silmadega ning kokkupuutel loputada koheselt veega.

Puhastage seadmeid regulaarselt jootejääkidest ja räbustist; paigaldage ülekuumenemiskaitse, mis lülitab temperatuuripiirangute ületamisel automaatselt välja.

Peab vastama RoHS direktiividele, piirama ohtlike ainete, näiteks plii/elavhõbeda/kaadmiumi, kasutamist, minimeerima räbusti lendumist ja kasutama keskkonnasõbralikke puhastusvahendeid.

Optimeerige protsesse, võtke kasutusele automatiseeritud seadmed ja koolitage operaatoreid. Automatiseeritud seadmed võivad suurendada efektiivsust 30–50%.

Vähendage ebaõigest tööst tingitud teisest ümbertöötlemist, valige tööriistad/materjalid ratsionaalselt ja optimeerige protsesse, et vähendada esialgseid defektide määrasid. Teisene ümbertöötlemine moodustab 25–35% kogukuludest.

Optimeerige protsessiparameetreid, valige sobiv räbusti/joodis ning tugevdage esmase toote kontrolli ja protsessi käigus proovivõttu. Protsessi täiustused võivad defektide määra vähendada 40–60%.

Parandab kvaliteedi stabiilsust, vähendab inimlikke vigu, hõlbustab uute töötajate koolitamist ja suurendab efektiivsust. Standardiseerimine võib defektide määra kõikumisi 50% võrra vähendada.

Tehke ümbertöödeldud toodetel vananemiskatseid (24–100 tundi) ja keskkonnakatseid (kõrge temperatuur/niiskus/vibratsioon), et hinnata nende pikaajalist töökindlust.

Nii SMT kui ka THT komponentide puhul on vaja arvestada ümbertöötlemise nõuetega. THT komponentide eemaldamisel tuleks pöörata tähelepanu mõjule SMT-seadmetele. Ümbertöötlemise raskusaste on 30–50% suurem kui puhaste SMT-plaatide puhul.

Materjal on pehme ja kergesti deformeeruv, seega on kinnitamiseks vaja spetsiaalseid kinnitusvahendeid; aluspinna kahjustamise vältimiseks peaks kuumutustemperatuur olema 10–20 ℃ madalam kui jäigal trükkplaadil.

Sisemine vooluring on keeruline ja soojusülekanne kuumutamise ajal on ebaühtlane, mis võib põhjustada sisemise kihi lühise või avatud vooluringi; padja parandamine on keeruline ja ümbertöötlemise edukus on vaid 50–60%.

Eemaldage esmalt varjestuskate ja kaitske sisemisi komponente. Pärast töötlemist paigaldage see uuesti, et tagada varjestuse efektiivsus. Vale kasutamine mõjutab elektromagnetilist ühilduvust.

Sellel on hea soojusjuhtivus ja suur rabedus. Kohaliku pingekontsentratsiooni põhjustatud pragunemise vältimiseks on vaja kiiret kuumutamist ja kuumutamiskiirust tuleks eelistatavalt reguleerida kiirusele 5–10 ℃/s.

Nad peavad valdama oskusi nagu komponentide tuvastamine, keevitustehnoloogia, seadmete käsitsemine ja rikete analüüs ning olema tuttav selliste standarditega nagu IPC-A-61. Professionaalselt koolitatud personali rikete määr on 40% madalam kui algajatel.

See hõlmab teoreetilist koolitust (protsessiteadmised, standardite spetsifikatsioonid) ja praktilist koolitust (seadmete käsitsemine, keevituspraktika) koos hindamisega pärast koolitust ning tsükkel on üldiselt 1-2 nädalat.

See hõlmab ümbertöötlemise juhiseid, seadmete kasutusjuhendeid, kvaliteedikontrolli standardeid, ümbertöötlemise arvestust jne, mis aitavad parandada jälgitavust ja probleemide analüüsi tõhusust.

Määrake peamised kontrollpunktid (nt komponentide eemaldamine, polstrite puhastamine, keevitamine jne) ning teostage esimese detaili kontroll, patrullkontroll ja valmistoote kontroll, mis võib defektide määra vähendada 30–40%.

Koguge ümbertöötlemise andmeid probleemide analüüsimiseks, teostage parameetrite optimeerimiseks protsessikatsetusi ning juurutage uusi tehnoloogiaid ja seadmeid, mis võivad suurendada efektiivsust 10–15% aastas.

Valige vastavalt algsele PCBA jootetüübile, eelistage sarnase koostisega tooteid ja arvestage selliste omadustega nagu sulamistemperatuur, märguvus ja töökindlus.

Need jagunevad puhastamata vooguks, vees lahustuvaks vooguks ja vaigul põhinevaks vooguks. Puhastamata voog sobib olukordadesse, kus puhtusnõuded on madalad, ja vees lahustuv voog sobib puhastamiseks, kuid jääkide olemasolu tuleks märkida.

Seda kasutatakse väikeste komponentide kinnitamiseks või nihkumise vältimiseks keevitamise ajal ning sellel peab olema hea nakketugevus (≥5 N/mm²) ja temperatuurikindlus.

Valige vastavalt voolu tüübile (näiteks isopropüülalkohol vaigupõhiste vedelike jaoks) ja arvestage keskkonnakaitse, korrosiooni ja lenduvuse aspektidega.

Algsete komponentidega vastavuse tagamiseks on vaja kontrollida mudelit, spetsifikatsiooni, välimust, elektrilist jõudlust jne. Halva kvaliteediga saabuvad materjalid suurendavad ümbertöötlemise rikke määra 20%.

Puhastage õhudüüsi sees olevad lisandid ummistuste vältimiseks, kontrollige küttetoru seisukorda ja kalibreerige regulaarselt temperatuuri ning määrige mehaanilisi komponente. Õhudüüsi ummistumine suurendab keevitusdefektide määra umbes 15%.

Temperatuuri kalibreeritakse kord kuus (viga ≤±1 ℃) ja Z-telje kõrgust kalibreeritakse kord kvartalis (täpsus ≤±0,05 mm). Kalibreerimata olekus võib keevituspragude määr suureneda 20%.

Ebapiisav imemisvõimsus: vahetage käsitsi jootepumba tihendrõngas välja, kontrollige vaakumpumpa või puhastage elektrilise jootepumba ummistus; joote ei õnnestu: kontrollige, kas otsik on kahjustatud või ummistunud, vahetage ja puhastage järelejäänud jootekolb.

Üldiselt vahetatakse seda iga 1-2 aasta järel vastavalt kasutussagedusele. Pärast vananemist väheneb temperatuuri ühtlus ja keevitusdefektide määr suureneb umbes 12%.

Puhastage objektiivi regulaarselt spetsiaalse läätsepaberiga, vältige kokkupõrkeid, et vältida optiliste komponentide nihkumist, ja kalibreerige fookuskaugust igal aastal, et tagada selge pildistamine.

Kapseldusmaterjali lahustamiseks kasutage kõigepealt keemilisi lahusteid (näiteks atsetooni), pärast eemaldamist töödelge seda tavapärase meetodi kohaselt ja kapseldage pärast valmimist uuesti, pöörates tähelepanu materjali voolavusele ja kõvenemistingimustele.

Eelistatakse suurte ja palju soojust tekitavate komponentide eemaldamist, et vältida parandatud osade kahjustamist; riskide vähendamiseks järgige põhimõtet lihtsast keerulisemani.

Vaja on spetsiaalset varustust (näiteks flip chip ümbertöötlemisjaama) ning kasutatakse laserkuumutust või ultraheli keevitustehnoloogiat. Parameetrid määratakse eelkatsete abil ja edukuse määr on tavaliselt 60–70%.

Lühise koha leidmiseks ja selliste probleemide kontrollimiseks ning lahendamiseks kasutage multimeetrit järjepidevuse testimiseks, nagu jootejääkide sildumine, komponentide tihvtide joonduse valesti paigutamine ja trükkplaadi vooluringi kahjustused.

Kontrollige, kas maandus on hea ja varjestuskate on paigaldatud, kontrollige, kas signaaliliin on keevitamise ajal kahjustatud, kasutage spektrianalüsaatorit häirete allika tuvastamiseks ja võtke meetmeid, näiteks varjestus ja filtreerimine.

Analüüsige masinõppe abil ümbertöötlemise andmeid defektide ennustamiseks, kasutage visuaalset tuvastust defektsete komponentide automaatseks leidmiseks ning kohandage seadmete parameetreid nutikalt tõhususe ja kvaliteedi parandamiseks.

See areneb suure täpsusega ja multifunktsionaalse integratsiooni suunas (näiteks röntgenkontrolli, automaatse pallide istutamise, keevitamise jms integreerimine) ning realiseerib ühenduse MES-süsteemiga intelligentse juhtimise parandamiseks.

Edendada keskkonnasõbralike vooluainete ja puhastusvahendite kasutamist, arendada madala energiatarbega seadmeid ning uurida mittepurustavat ümbertöötlemistehnoloogiat reostuse ja ressursside raiskamise vähendamiseks.

See võimaldab kiiresti toota ümbertöötlemiseks vajalikke kinnitusvahendeid, et kulusid vähendada, ning seda kasutatakse trükkplaatide lokaalsete kahjustuste (näiteks juhtivate joonte printimise) parandamiseks keerukate protsesside lihtsustamiseks.

Rakendage ümbertöötlemisseadmete digitaalset juhtimist ja kaugseiret, optimeerige protsesse suurandmete analüüsi abil ning looge toodete ümbertöötlemise jälgitavussüsteemid kvaliteedikontrolli parandamiseks.