Postupak popravka PCBA-e

Proces prerade PCBA (sklapanja tiskanih pločica) je postupak za lociranje grešaka u sklopovima s lošim lemljenjem ili funkcionalnim kvarovima, uklanjanje neispravnih komponenti i ponovno lemljenje kvalificiranih komponenti. Statistike pokazuju da otprilike 5%-15% PCBA zahtijeva preradu tijekom proizvodnje elektroničkih proizvoda.

Popravak se bavi problemima poput nedostataka lemljenja i kvarova komponenti tijekom proizvodnje, pri čemu popravljeni proizvod mora zadovoljavati originalne proizvodne standarde; popravak se bavi nedostacima uzrokovanim starenjem, nepravilnom upotrebom itd. kod već korištenih proizvoda. Izvrstan industrijski standard je kontrola stope nedostataka pri ponovnim radovima unutar 3%.

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

Čak i u naprednim SMT proizvodnim linijama, stopa grešaka pri lemljenju još uvijek iznosi 0,1%-1% (poput hladnog lemljenja i premošćivanja). Ponovna obrada može poboljšati stopu kvalifikacije proizvoda, smanjiti troškove proizvodnje i izbjeći otpadanje cijele ploče.

Može poboljšati prinos prvog prolaza proizvoda, smanjiti troškove proizvodnje, osigurati kvalitetu i pouzdanost proizvoda te 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 točnost kontrole temperature od ±1 ℃, pogodne za visokopreciznu preradu BGA komponenti.

Generira vrući zrak kroz cijev za grijanje i puše vrući zrak na komponente koje se obrađuju kroz mlaznicu, topi lem za uklanjanje ili lemljenje. Temperatura vrućeg zraka općenito se može podesiti od 200-450 ℃, s brzinom zraka od 5-50 L/min.

BGA stanice za preradu imaju neovisne funkcije kontrole temperature za više temperaturnih zona, što omogućuje složenu kontrolu temperaturne krivulje, pogodno za pakirane uređaje poput BGA i CSP; uobičajene stanice za preradu vrućim zrakom uglavnom se koriste za konvencionalna pakiranja poput 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 prikladne su za uklanjanje malog broja lemnih spojeva, električne pumpe za odlemljivanje su učinkovitije, a vakuumski pištolji za odlemljivanje prikladni su za komponente s više pinova. Električne pumpe za odlemljivanje uklanjaju lem 3-5 puta brže od ručnih.

Za malene pakirane uređaje poput 0201 i 01005 potreban je mikroskop s povećanjem od 50-100 puta; za konvencionalne pakirane uređaje dovoljno je povećanje od 10-30 puta. Mikroskopi s velikim povećanjem su oko 2-3 puta skuplji od onih s malim povećanjem.

Postavite prema pakiranju komponenti i vrsti lema. Za lem Sn63Pb37, temperatura uklanjanja je općenito 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 ℃. Previše visoka temperatura lako oštećuje komponente, dok preniska temperatura sprječava taljenje 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 zraka može otpuhati male komponente ili uzrokovati prskanje lema; preniska brzina zraka rezultira nedovoljnim prijenosom topline. Općenito, brzina zraka za kućišta 0402 i više postavljena je na 10-20 L/min, a za 0201 i manje, 5-10 L/min.

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

Prilagodite prema veličini PCBA-e i gustoći komponenti, općenito s gustoćom snage od 1-3 W/cm². Prekomjerno visoka snaga može uzrokovati lokalno pregrijavanje i deformaciju PCB-a, dok preniska snaga rezultira niskom učinkovitošću grijanja.

Koristite stanicu za preradu vrućim zrakom, usmjerite mlaznicu na pinove, zagrijte na 350-380 ℃ brzinom zraka od 15-20 L/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 usisnom olovkom; očistite preostali lem na pločicama i ponovno ih sastavite pomoću paste za lemljenje. Stopa uspjeha uklanjanja BGA je 85% zbog podudaranja temperaturne krivulje.

Zabilježite smjer polariteta komponente kako biste izbjegli obrnutu ugradnju; obratite pozornost na ravnomjerno zagrijavanje tijekom uklanjanja kako biste spriječili eksploziju komponente zbog lokalnog pregrijavanja. Ugradnja s neispravnim 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 (poput laserskog zagrijavanja). To je prilično teško, sa stopom uspjeha od samo 60%-70%.

Kontrolirajte temperaturu i vrijeme zagrijavanja te izbjegavajte ponovljeno zagrijavanje istog položaja; koristite odgovarajuće alate, poput poluge, 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 pločicama pomoću fitilja za odlemljivanje s lemilicom: namočite fitilj u fluks, stavite ga na pločicu i zagrijte lemilicom da upije lem. Prilagodite širinu fitilja pločici 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%-tnu stopu lemljenja.

Za djelomično odvajanje upotrijebite kratkospojnike; za potpuno odvajanje, ponovno izradite kontaktnu pločicu (bakrenje, premazivanje maskom za lemljenje) i testirajte električne performanse nakon popravka.

Vrhom lemilice u obliku dlijeta izravnajte višak lema i po potrebi izbrusite. Pogreška ravnosti mora biti unutar ±0,05 mm kako bi se izbjegli problemi s lemljenjem.

Da. Za uklanjanje preostalog fluksa i nečistoća koristite bezvodni etanol ili specijalizirana sredstva za čišćenje, čime ćete izbjeći 20%-tno povećanje nedostataka lemljenja i korozije PCB-a.

Provjerite specifikacije komponenti, kalajišite pločice 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 točno pozicioniranje.

Za pregled spojeva lemnih kuglica (udio praznina ≤5%) koristite rendgensku snimku i multimetar za električni kontinuitet. Rendgenska snimka otkriva preko 90% nedostataka.

Prije lemljenja učvrstite komponente ljepilom ili fluksom i ravnomjerno zagrijte kako biste izbjegli toplinsko naprezanje. Pomicanje čini 15%-20% nedostataka lemljenja.

Bakreni vodiči se lako leme; željezni vodiči zahtijevaju prethodno kalajisanje; legirani vodiči zahtijevaju odgovarajući fluks. Neobrađeni željezni vodiči imaju 70%-tnu stopu grešaka pri lemljenju.

Uključuje vizualni pregled, ispitivanja električnih performansi (kontinuitet, otpor izolacije) i funkcionalno ispitivanje. Vizualnim pregledom se pronalazi 70%-80% očitih nedostataka.

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

Detektira kvalitetu unutarnjih lemnih spojeva BGA/CSP komponenti, identificirajući hladno lemljenje, napukle kuglice lema i praznine, s preko 95% stope otkrivanja nedostataka za unutarnje probleme.

Testira električne performanse pomoću čavlićastih učvršćenja, otkriva kratke spojeve, prekide i probleme s parametrima komponenti, pokrivajući 80%-90% električnih spojeva.

Integrirajte PCBA u sustav za simulaciju stvarnih radnih uvjeta i testiranje funkcionalnosti, identificirajući 90% funkcionalnih kvarova uzrokovanih zavarivanjem.

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

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

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

Manje deformacije ispravite zagrijavanjem; za veće deformacije zamijenite PCB-ove. 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 opekline; 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 zbrinjavanje od strane kvalificiranih jedinica; čišćenje otpadnih voda mora zadovoljavati 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.

Redovito čistite ostatke lema i fluksa s opreme; ugradite zaštitu od pregrijavanja kako bi se automatski isključila 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 učinkovitost za 30%-50%.

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

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

Poboljšava stabilnost kvalitete, smanjuje ljudske pogreške, olakšava obuku novih zaposlenika i povećava učinkovitost. Standardizacija može smanjiti fluktuacije stope nedostataka za 50%.

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

Potrebno je uzeti u obzir zahtjeve za preradu i SMT i THT komponenti. Prilikom uklanjanja THT komponenti treba obratiti pozornost na utjecaj na SMT uređaje. Teškoća prerade je 30%-50% veća nego kod čistih SMT ploča.

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

Unutarnji krug je složen, a prijenos topline je neravnomjeran tijekom zagrijavanja, što može uzrokovati kratki spoj ili otvoreni krug unutarnjeg sloja; popravak pločice je težak, a stopa uspješnosti ponovne obrade je samo 50%-60%.

Prvo uklonite zaštitni poklopac i zaštitite unutarnje komponente. Nakon popravka ponovno ga postavite kako biste osigurali učinak zaštite. Nepravilan rad utjecat će na elektromagnetsku kompatibilnost.

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

Moraju savladati vještine poput identifikacije komponenti, tehnologije zavarivanja, rada opreme i analize grešaka te biti upoznati sa standardima kao što je IPC-A-61. Stopa grešaka 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 tjedna.

Uključuje upute za proces prerade, priručnike za uporabu opreme, standarde inspekcije kvalitete, zapise o preradi itd., što može poboljšati sljedivost i učinkovitost analize problema.

Postavite ključne kontrolne točke (kao što su uklanjanje komponenti, čišćenje pločica, zavarivanje itd.) te provedite inspekciju prvog komada, inspekciju patroliranjem 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 učinkovitost za 10%-15% godišnje.

Odaberite prema originalnoj vrsti PCBA lema, dajte prednost proizvodima sličnog sastava i uzmite u obzir performanse poput tališta, kvašenja i pouzdanosti.

Dijele se na fluks koji se ne čisti, fluks topiv u vodi i fluks na bazi kolofonija. Fluks koji se ne čisti prikladan je za prilike s niskim zahtjevima za čistoćom, a fluks topiv u vodi prikladan je za čišćenje, ali treba uzeti u obzir ostatke.

Koristi se za pričvršćivanje sitnih komponenti ili sprječavanje pomicanja tijekom zavarivanja, a mora imati dobru čvrstoću lijepljenja (≥5 N/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 hlapljivost.

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, redovito 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 (pogreška ≤±1℃), a visina Z-osi se kalibrira jednom tromjesečno (točnost ≤±0,05 mm). Nekalibracija može povećati stopu šupljina zavara za 20%.

Nedovoljno usisavanje: zamijenite brtveni prsten kod ručne pumpe za odlemljivanje, provjerite vakuumsku pumpu ili očistite blokadu kod električne pumpe za odlemljivanje; nemogućnost odlemljivanja: provjerite je li mlaznica oštećena ili začepljena, zamijenite i očistite preostali lem.

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

Redovito čistite leću posebnim papirom za leće, izbjegavajte sudare kako biste spriječili pomicanje optičkih komponenti i kalibrirajte žarišnu duljinu svake godine kako biste osigurali jasnu sliku.

Prvo upotrijebite kemijska otapala (poput acetona) za otapanje materijala za enkapsulaciju, nakon uklanjanja ponovno obradite prema konvencionalnom postupku i ponovno enkapsulirajte nakon završetka, pazeći na fluidnost i uvjete stvrdnjavanja materijala.

Prioritet se daje uklanjanju velikih komponenti koje generiraju veliku toplinu kako bi se izbjeglo utjecaj na popravljene dijelove; slijedite načelo od lakog prema teškom smanjenju rizika.

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

Za ispitivanje kontinuiteta upotrijebite multimetar kako biste locirali točku kratkog spoja te provjerite i riješite probleme poput premošćivanja ostataka lema, neusklađenosti pinova komponenti i oštećenja PCB kruga.

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

Analizirajte podatke o preradi putem strojnog učenja kako biste predvidjeli nedostatke, koristite vizualno prepoznavanje za automatsko lociranje neispravnih komponenti i inteligentno prilagodite parametre opreme za poboljšanje učinkovitosti i kvalitete.

Razvijat će se prema visokopreciznoj i višenamjenskoj integraciji (kao što je integracija rendgenskog pregleda, automatsko postavljanje kuglica, zavarivanje itd.) te ostvariti međusobnu povezanost s MES sustavom radi poboljšanja inteligentnog upravljanja.

Promicati ekološki prihvatljive fluksove i sredstva za čišćenje, razvijati opremu s niskom potrošnjom energije i istraživati ​​tehnologiju nerazorne ponovne obrade kako bi se smanjilo onečišćenje i rasipanje resursa.

Može brzo proizvesti pribor za ponovnu obradu kako bi se smanjili troškovi, a koristi se i za popravak lokalnih oštećenja PCB-a (kao što je tiskanje vodljivih vodova) radi pojednostavljenja složenih procesa.

Ostvariti digitalno upravljanje i daljinsko praćenje opreme za preradu, optimizirati procese analizom velikih podataka i uspostaviti sustave sljedivosti proizvoda za preradu kako bi se poboljšala kontrola kvalitete.