Proses perbaikan PCBA

Proses pengerjaan ulang PCBA (Printed Circuit Board Assembly) adalah prosedur untuk menemukan kesalahan pada rakitan dengan penyolderan yang buruk atau kegagalan fungsional, menghilangkan komponen yang rusak, dan menyolder ulang komponen yang memenuhi syarat. Statistik menunjukkan bahwa sekitar 5%-15% PCBA memerlukan pengerjaan ulang selama pembuatan produk elektronik.

Pengerjaan ulang (rework) menangani masalah seperti cacat penyolderan dan kegagalan komponen selama produksi, dengan produk yang diperbaiki harus memenuhi standar produksi asli; perbaikan (repair) menangani kesalahan yang disebabkan oleh penuaan, penggunaan yang tidak tepat, dll., pada produk yang sudah digunakan. Standar industri yang sangat baik adalah mengendalikan tingkat cacat pengerjaan ulang dalam batas 3%.

Proses tipikalnya adalah: deteksi kerusakan → penentuan lokasi kerusakan → pelepasan komponen → pembersihan bantalan → penyolderan komponen baru → inspeksi dan verifikasi. Di antara tahapan tersebut, pelepasan dan penyolderan komponen memakan waktu 60%-70% dari total waktu proses.

Bahkan pada lini produksi SMT yang canggih sekalipun, masih terdapat tingkat cacat penyolderan sebesar 0,1%-1% (seperti penyolderan dingin dan jembatan). Pengerjaan ulang dapat meningkatkan tingkat kualifikasi produk, mengurangi biaya produksi, dan menghindari pembuangan seluruh papan sirkuit.

Hal ini dapat meningkatkan hasil produksi tahap pertama, mengurangi biaya produksi, memastikan kualitas dan keandalan produk, serta menurunkan biaya perawatan purna jual. Studi menunjukkan bahwa proses pengerjaan ulang yang baik dapat meningkatkan keandalan produk sebesar 20%-30%.

Terutama meliputi stasiun pengerjaan ulang udara panas, stasiun pengerjaan ulang inframerah, stasiun pengerjaan ulang BGA, pompa penyolderan, mikroskop, dll. Di antaranya, stasiun pengerjaan ulang BGA memiliki akurasi kontrol suhu ±1℃, cocok untuk pengerjaan ulang komponen BGA presisi tinggi.

Alat ini menghasilkan udara panas melalui tabung pemanas, dan meniupkan udara panas tersebut ke komponen yang akan dikerjakan ulang melalui nosel, melelehkan timah solder untuk mencapai proses pelepasan atau penyolderan. Suhu udara panas umumnya dapat diatur dari 200-450℃, dengan kecepatan udara 5-50L/menit.

Stasiun pengerjaan ulang BGA memiliki fungsi kontrol suhu independen untuk beberapa zona suhu, memungkinkan kontrol kurva suhu yang kompleks, cocok untuk perangkat yang dikemas seperti BGA dan CSP; stasiun pengerjaan ulang udara panas biasa sebagian besar digunakan untuk kemasan konvensional seperti QFP dan SOP. Harga stasiun pengerjaan ulang BGA sekitar 3-5 kali lipat dari harga stasiun pengerjaan ulang udara panas biasa.

Alat-alat tersebut terbagi menjadi pompa penyolderan manual, pompa penyolderan listrik, dan pistol penyolderan vakum. Pompa penyolderan manual cocok untuk melepaskan sejumlah kecil sambungan solder, pompa penyolderan listrik lebih efisien, dan pistol penyolderan vakum cocok untuk komponen multi-pin. Pompa penyolderan listrik melepaskan solder 3-5 kali lebih cepat daripada pompa manual.

Untuk perangkat berukuran sangat kecil seperti 0201 dan 01005, diperlukan mikroskop dengan perbesaran 50-100 kali; untuk perangkat berukuran konvensional, perbesaran 10-30 kali sudah cukup. Mikroskop dengan perbesaran tinggi sekitar 2-3 kali lebih mahal daripada mikroskop dengan perbesaran rendah.

Atur suhu sesuai dengan kemasan komponen dan jenis solder. Untuk solder Sn63Pb37, suhu pelepasan umumnya 350-380℃, dan suhu penyolderan 320-350℃; untuk solder bebas timbal (seperti SAC305), suhu pelepasan 380-420℃, dan suhu penyolderan 350-380℃. Suhu yang terlalu tinggi mudah merusak komponen, sedangkan suhu yang terlalu rendah mencegah solder meleleh.

Biasanya, sistem ini mencakup zona pemanasan awal (laju pemanasan 1-3℃/s, suhu 120-150℃), zona perendaman (150-180℃, 60-120s), zona reflow (suhu puncak 217-235℃, dipertahankan selama 30-60s), dan zona pendinginan (laju pendinginan 2-4℃/s). Pengaturan kurva suhu yang tidak tepat dapat menyebabkan masalah seperti penyolderan dingin BGA dan retaknya bola solder.

Kecepatan udara yang terlalu tinggi dapat menerbangkan komponen berukuran kecil atau menyebabkan percikan timah solder; kecepatan udara yang terlalu rendah mengakibatkan perpindahan panas yang tidak mencukupi. Umumnya, kecepatan udara untuk paket 0402 dan di atasnya diatur pada 10-20 L/menit, dan untuk 0201 dan di bawahnya, diatur pada 5-10 L/menit.

Disarankan agar waktu penyolderan untuk satu sambungan solder tidak melebihi 3 detik, dan penyolderan berkelanjutan tidak melebihi 10 detik. Waktu penyolderan yang terlalu lama meningkatkan risiko terkelupasnya lapisan tembaga PCB sebesar 30% dan kemungkinan kerusakan komponen sebesar 25%.

Sesuaikan dengan ukuran PCBA dan kepadatan komponen, umumnya dengan kepadatan daya 1-3W/cm². Daya yang terlalu tinggi dapat menyebabkan panas berlebih lokal dan deformasi PCB, sedangkan daya yang terlalu rendah mengakibatkan efisiensi pemanasan yang rendah.

Gunakan stasiun pengerjaan ulang udara panas, arahkan nosel ke pin, panaskan pada suhu 350-380℃ dengan kecepatan udara 15-20L/menit, dan lepaskan komponen dengan pinset setelah timah solder meleleh. Setelah dilepas, bersihkan bantalan dengan kawat penyerap timah solder.

Pertama, atur kurva suhu yang sesuai. Setelah bola solder benar-benar meleleh, lepaskan BGA dengan hati-hati menggunakan pena penyedot vakum; bersihkan sisa solder pada bantalan dan lakukan reballing menggunakan pasta solder. Tingkat keberhasilan pelepasan BGA adalah 85% karena kesesuaian kurva suhu.

Catat arah polaritas komponen untuk menghindari pemasangan terbalik; perhatikan pemanasan yang merata selama pelepasan untuk mencegah ledakan komponen akibat panas berlebih lokal. Pemasangan polaritas yang salah meningkatkan tingkat kegagalan produk hingga 40%.

Dalam kasus seperti itu, pemeriksaan sinar-X diperlukan untuk menentukan posisi sambungan solder, dan metode pemanasan lokal (seperti pemanasan laser) digunakan untuk penghapusan. Ini cukup sulit, dengan tingkat keberhasilan hanya 60%-70%.

Kendalikan suhu dan waktu pemanasan, dan hindari pemanasan berulang pada posisi yang sama; gunakan alat yang tepat, seperti menggunakan linggis untuk membantu melepaskan komponen berukuran besar guna mengurangi tarikan pada PCB. Pengoperasian yang benar dapat mengurangi tingkat kerusakan PCB hingga 50%.

Bersihkan sisa timah solder pada bantalan menggunakan sumbu penyerap timah solder dengan solder besi: rendam sumbu dalam fluks, letakkan di atas bantalan, dan panaskan dengan solder besi untuk menyerap timah solder. Sesuaikan lebar sumbu dengan bantalan untuk menghindari pembersihan yang berlebihan atau kurang.

Gosok lapisan yang teroksidasi secara perlahan dengan amplas halus, oleskan fluks, dan panaskan untuk mengembalikan kemampuan penyolderan. Bantalan yang teroksidasi dan tidak dirawat dapat menyebabkan tingkat cacat penyolderan hingga 80%.

Untuk pelepasan sebagian, gunakan kabel jumper; untuk pelepasan total, buat ulang bantalan (pelapisan tembaga, lapisan pelindung solder) dan uji kinerja listrik setelah perbaikan.

Gunakan ujung solder berbentuk pahat untuk meratakan kelebihan solder, dan amplas jika perlu. Kesalahan kerataan harus dalam ±0,05 mm untuk menghindari masalah penyolderan.

Ya. Gunakan etanol anhidrat atau bahan pembersih khusus untuk menghilangkan sisa fluks dan kotoran, sehingga menghindari peningkatan 20% pada cacat penyolderan dan korosi PCB.

Periksa spesifikasi komponen, lapisi bantalan dengan timah, dan siapkan alat serta fluks yang sesuai. Persiapan yang tidak memadai dapat menyebabkan tingkat pengerjaan ulang hingga 30%.

Gunakan mikroskop dan stasiun pengerjaan ulang udara panas atau solder runcing. Pasang satu pin terlebih dahulu, lalu solder sisanya untuk memastikan posisi yang akurat.

Gunakan sinar-X untuk memeriksa sambungan bola solder (tingkat rongga ≤5%) dan multimeter untuk kontinuitas listrik. Sinar-X mendeteksi lebih dari 90% kerusakan.

Rekatkan komponen dengan perekat atau fluks sebelum disolder, dan panaskan secara merata untuk menghindari tegangan termal. Pergeseran menyumbang 15%-20% dari cacat penyolderan.

Kabel tembaga sangat mudah disolder; kabel besi memerlukan pelapisan timah terlebih dahulu; kabel paduan memerlukan fluks yang sesuai. Kabel besi yang tidak diolah memiliki tingkat cacat penyolderan sebesar 70%.

Termasuk inspeksi visual, uji kinerja listrik (kontinuitas, resistansi isolasi), dan pengujian fungsional. Inspeksi visual menemukan 70%-80% dari cacat yang terlihat.

Periksa sambungan solder yang penuh dan halus tanpa solder dingin, jembatan solder, atau tetesan air; pastikan kabel tersolder sepenuhnya dan tidak rusak. Kepatuhan terhadap standar IPC-A-610 wajib dipenuhi.

Mendeteksi kualitas sambungan solder internal komponen BGA/CSP, mengidentifikasi penyolderan dingin, bola solder yang retak, dan rongga, dengan tingkat deteksi cacat internal lebih dari 95%.

Menguji kinerja listrik melalui perlengkapan bed-of-nails, mendeteksi korsleting, rangkaian terbuka, dan masalah parameter komponen, mencakup 80%-90% koneksi listrik.

Integrasikan PCBA ke dalam sistem untuk mensimulasikan kondisi kerja nyata dan menguji fungsionalitas, mengidentifikasi 90% kegagalan fungsional yang disebabkan oleh pengelasan.

Penyebab: bantalan tidak bersih, suhu tidak mencukupi, fluks tidak efektif. Solusi: bersihkan kembali bantalan, sesuaikan suhu/waktu, dan ganti fluks dengan alternatif berkualitas tinggi.

Singkirkan kelebihan timah solder dengan kawat/alat penyolderan, sesuaikan suhu dan kecepatan udara penyolderan untuk mencegah percikan. Penanganan yang tepat menghasilkan tingkat perbaikan 95%.

Kemungkinan penyebab: kerusakan komponen, panas berlebih selama penyolderan, polaritas terbalik. Statistik menunjukkan kerusakan komponen menyumbang 40%, dan panas berlebih menyumbang 30%.

Perbaiki deformasi kecil dengan pemanasan; ganti PCB jika terjadi deformasi parah. Mengontrol suhu/waktu mengurangi tingkat deformasi hingga 60%.

Gunakan meja kerja, tali pergelangan tangan, dan pinset yang aman dari ESD; pertahankan kelembapan relatif 40%-60% untuk mengurangi kerusakan ESD hingga 90%.

Operator wajib mengenakan kacamata/sarung tangan pelindung untuk mencegah luka bakar; menghubungkan peralatan ke tanah untuk menghindari sengatan listrik; dan memberi tanda peringatan pada peralatan bersuhu tinggi.

Komponen sisa, timah solder, dan fluks merupakan limbah berbahaya yang memerlukan pembuangan oleh unit yang berkualifikasi; air limbah pembersihan harus memenuhi standar pembuangan GB 8978.

Sebagian besar fluks mudah terbakar dan harus disimpan di tempat yang sejuk dan berventilasi, jauh dari sumber api; hindari kontak dengan kulit/mata dan segera bilas dengan air jika terkena.

Bersihkan sisa solder dan fluks dari peralatan secara teratur; pasang proteksi panas berlebih untuk mematikan daya secara otomatis ketika batas suhu terlampaui.

Harus mematuhi arahan RoHS, membatasi zat berbahaya seperti timbal/merkuri/kadmium, meminimalkan penguapan fluks, dan menggunakan bahan pembersih ramah lingkungan.

Optimalkan proses, adopsi peralatan otomatis, dan latih operator. Peralatan otomatis dapat meningkatkan efisiensi sebesar 30%-50%.

Kurangi pengerjaan ulang sekunder akibat pengoperasian yang tidak tepat, pilih alat/bahan secara rasional, dan optimalkan proses untuk menurunkan tingkat cacat awal. Pengerjaan ulang sekunder menyumbang 25%-35% dari total biaya.

Optimalkan parameter proses, pilih fluks/solder yang sesuai, dan perkuat inspeksi sampel pertama dan pengambilan sampel selama proses produksi. Perbaikan proses dapat mengurangi tingkat cacat sebesar 40%-60%.

Meningkatkan stabilitas kualitas, mengurangi kesalahan manusia, mempermudah pelatihan karyawan baru, dan meningkatkan efisiensi. Standardisasi dapat mempersempit fluktuasi tingkat cacat hingga 50%.

Lakukan uji penuaan (24-100 jam) dan uji lingkungan (suhu/kelembapan/getaran tinggi) pada produk yang telah dikerjakan ulang untuk mengevaluasi keandalan jangka panjang.

Penting untuk mempertimbangkan persyaratan pengerjaan ulang baik untuk komponen SMT maupun THT. Saat melepas komponen THT, perlu diperhatikan dampaknya pada perangkat SMT. Tingkat kesulitan pengerjaan ulang 30%-50% lebih tinggi daripada papan SMT murni.

Material ini lunak dan mudah berubah bentuk, sehingga diperlukan perlengkapan khusus untuk pemasangannya; suhu pemanasan harus 10-20℃ lebih rendah daripada PCB kaku untuk menghindari kerusakan pada substrat.

Rangkaian internalnya kompleks, dan perpindahan panas tidak merata selama pemanasan, yang rentan menyebabkan korsleting atau rangkaian terbuka pada lapisan dalam; perbaikan bantalan sulit dilakukan, dan tingkat keberhasilan pengerjaan ulang hanya 50%-60%.

Lepaskan penutup pelindung terlebih dahulu untuk melindungi komponen internal. Pasang kembali setelah pengerjaan ulang untuk memastikan efek pelindung. Pengoperasian yang tidak tepat akan memengaruhi kompatibilitas elektromagnetik.

Material ini memiliki konduktivitas termal yang baik dan kerapuhan yang tinggi. Diperlukan pemanasan cepat untuk menghindari keretakan yang disebabkan oleh konsentrasi tegangan lokal, dan laju pemanasan sebaiknya dikontrol pada 5-10℃/s.

Mereka perlu menguasai keterampilan seperti identifikasi komponen, teknologi pengelasan, pengoperasian peralatan, dan analisis kesalahan, serta memahami standar seperti IPC-A-61. Tingkat kerusakan pada personel yang terlatih secara profesional 40% lebih rendah daripada pada pemula.

Pelatihan ini mencakup pelatihan teori (pengetahuan proses, spesifikasi standar) dan pelatihan praktik (pengoperasian peralatan, praktik pengelasan), dengan penilaian setelah pelatihan, dan siklusnya umumnya 1-2 minggu.

Ini mencakup instruksi proses pengerjaan ulang, manual pengoperasian peralatan, standar inspeksi kualitas, catatan pengerjaan ulang, dll., yang dapat meningkatkan ketelusuran dan efisiensi analisis masalah.

Tetapkan titik kontrol utama (seperti pelepasan komponen, pembersihan bantalan, pengelasan, dll.), dan lakukan inspeksi bagian pertama, inspeksi patroli, dan inspeksi produk jadi, yang dapat mengurangi tingkat cacat sebesar 30%-40%.

Mengumpulkan data pengerjaan ulang untuk menganalisis masalah, melakukan pengujian proses untuk mengoptimalkan parameter, dan memperkenalkan teknologi dan peralatan baru, yang dapat meningkatkan efisiensi sebesar 10%-15% setiap tahunnya.

Pilih sesuai dengan jenis solder PCBA asli, prioritaskan produk dengan komposisi serupa, dan pertimbangkan kinerja seperti titik leleh, kemampuan pembasahan, dan keandalan.

Fluks tersebut terbagi menjadi fluks tanpa pembersihan, fluks larut air, dan fluks berbasis rosin. Fluks tanpa pembersihan cocok untuk kondisi dengan persyaratan kebersihan rendah, sedangkan fluks larut air mudah dibersihkan tetapi perlu diperhatikan residunya.

Digunakan untuk menahan komponen kecil atau mencegah pergeseran selama pengelasan, dan perlu memiliki kekuatan ikatan yang baik (≥5N/mm²) dan ketahanan suhu.

Pilih sesuai dengan jenis fluks (seperti isopropil alkohol untuk fluks berbasis rosin), dan pertimbangkan perlindungan lingkungan, korosi, dan volatilitas.

Penting untuk memeriksa model, spesifikasi, tampilan, kinerja listrik, dan lain-lain untuk memastikan kesesuaian dengan komponen asli. Bahan baku yang buruk akan meningkatkan tingkat kegagalan pengerjaan ulang hingga 20%.

Bersihkan kotoran di dalam nosel udara untuk mencegah penyumbatan, periksa kondisi tabung pemanas dan kalibrasi suhu secara berkala, serta lumasi komponen mekanis. Penyumbatan nosel udara akan meningkatkan tingkat cacat pengelasan sekitar 15%.

Suhu dikalibrasi sebulan sekali (kesalahan ≤±1℃), dan tinggi sumbu Z dikalibrasi setiap tiga bulan sekali (akurasi ≤±0,05mm). Tanpa kalibrasi dapat meningkatkan tingkat rongga pengelasan hingga 20%.

Daya hisap tidak mencukupi: ganti cincin penyegel untuk pompa penyolderan manual, periksa pompa vakum atau bersihkan penyumbatan untuk pompa penyolderan listrik; tidak dapat melakukan penyolderan: periksa apakah nosel rusak atau tersumbat, ganti dan bersihkan sisa solder.

Secara umum, penggantian dilakukan setiap 1-2 tahun sekali tergantung frekuensi penggunaan. Setelah penuaan, keseragaman suhu menurun, dan tingkat cacat pengelasan meningkat sekitar 12%.

Bersihkan lensa secara teratur dengan kertas lensa khusus, hindari benturan untuk mencegah pergeseran komponen optik, dan kalibrasi panjang fokus setiap tahun untuk memastikan pencitraan yang jernih.

Pertama, gunakan pelarut kimia (seperti aseton) untuk melarutkan bahan enkapsulasi, olah kembali sesuai proses konvensional setelah dilepas, dan enkapsulasi ulang setelah selesai, dengan memperhatikan fluiditas dan kondisi pengerasan bahan tersebut.

Prioritas diberikan pada pelepasan komponen berukuran besar dan penghasil panas tinggi untuk menghindari dampak pada bagian yang diperbaiki; ikuti prinsip dari yang mudah ke yang sulit untuk mengurangi risiko.

Diperlukan peralatan khusus (seperti stasiun pengerjaan ulang flip chip), dan digunakan teknologi pemanasan laser atau pengelasan ultrasonik. Parameter ditentukan melalui pengujian awal, dan tingkat keberhasilannya biasanya 60%-70%.

Gunakan multimeter untuk pengujian kontinuitas guna menemukan titik korsleting, serta periksa dan atasi masalah seperti jembatan sisa solder, ketidaksejajaran pin komponen, dan kerusakan sirkuit PCB.

Periksa apakah pentanahan sudah baik dan penutup pelindung terpasang dengan benar, periksa apakah jalur sinyal rusak selama pengelasan, gunakan penganalisis spektrum untuk mendeteksi sumber interferensi, dan ambil tindakan seperti pelindung dan penyaringan.

Menganalisis data pengerjaan ulang melalui pembelajaran mesin untuk memprediksi cacat, menggunakan pengenalan visual untuk secara otomatis menemukan komponen yang rusak, dan menyesuaikan parameter peralatan secara cerdas untuk meningkatkan efisiensi dan kualitas.

Sistem ini akan berkembang menuju integrasi presisi tinggi dan multifungsi (seperti integrasi inspeksi sinar-X, penanaman bola otomatis, pengelasan, dll.), dan mewujudkan interkoneksi dengan sistem MES untuk meningkatkan manajemen cerdas.

Mendorong penggunaan fluks dan bahan pembersih yang ramah lingkungan, mengembangkan peralatan hemat energi, dan mengeksplorasi teknologi pengerjaan ulang tanpa merusak untuk mengurangi polusi dan pemborosan sumber daya.

Alat ini dapat dengan cepat memproduksi perlengkapan untuk pengerjaan ulang guna mengurangi biaya, dan digunakan untuk memperbaiki kerusakan lokal pada PCB (seperti pencetakan jalur konduktif) untuk menyederhanakan proses yang kompleks.

Mewujudkan kontrol digital dan pemantauan jarak jauh peralatan pengerjaan ulang, mengoptimalkan proses melalui analisis big data, dan membangun sistem ketertelusuran pengerjaan ulang produk untuk meningkatkan kontrol kualitas.