Процес поправке ПЦБА

Процес прераде штампаних плоча (PCBA) је поступак за лоцирање грешака у склоповима са лошим лемљењем или функционалним кваровима, уклањање неисправних компоненти и поновно лемљење квалификованих компоненти. Статистика показује да приближно 5%-15% PCBA захтева прераду током производње електронских производа.

Поправка се бави проблемима као што су дефекти лемљења и кварови компоненти током производње, при чему поправљени производ мора да испуњава оригиналне производне стандарде; поправка се бави кваровима узрокованим старењем, неправилном употребом итд. код већ коришћених производа. Одличан индустријски стандард је контрола стопе грешака при поправци унутар 3%.

Типичан процес је: откривање грешака → лоцирање дефекта → уклањање компоненте → чишћење контактних површина → лемљење нових компоненти → инспекција и верификација. Међу њима, уклањање и лемљење компоненти чини 60%-70% укупног времена процеса.

Чак и код напредних SMT производних линија, стопа грешака при лемљењу и даље износи 0,1%-1% (као што су хладно лемљење и премошћавање). Поновна обрада може побољшати стопе квалификације производа, смањити трошкове производње и избећи отпад целе плоче.

Може побољшати принос првог пролаза производа, смањити трошкове производње, осигурати квалитет и поузданост производа и смањити трошкове постпродајног одржавања. Студије показују да добри процеси прераде могу повећати поузданост производа за 20%-30%.

Углавном укључује станице за прераду врућим ваздухом, инфрацрвене станице за прераду, БГА станице за прераду, пумпе за одлемљивање, микроскопе итд. Међу њима, БГА станице за прераду имају тачност контроле температуре од ±1℃, погодне за високопрецизну прераду БГА компоненти.

Генерише врућ ваздух кроз цев за грејање и дува врући ваздух на компоненте које треба прерадити кроз млазницу, топећи лем ради уклањања или лемљења. Температура врућег ваздуха се генерално може подесити од 200-450℃, са брзином ваздуха од 5-50L/min.

Станице за прераду BGA кућишта имају независне функције контроле температуре за више температурних зона, што омогућава сложену контролу температурне криве, погодну за пакована кућишта као што су BGA и CSP; уобичајене станице за прераду топлим ваздухом се углавном користе за конвенционална кућишта као што су QFP и SOP. Цена BGA станице за прераду је око 3-5 пута већа од цене уобичајене станице за прераду топлим ваздухом.

Подељене су на ручне пумпе за одлемљивање, електричне пумпе за одлемљивање и вакуумске пиштоље за одлемљивање. Ручне пумпе за одлемљивање су погодне за уклањање малог броја лемљених спојева, електричне пумпе за одлемљивање су ефикасније, а вакуумски пиштољи за одлемљивање су погодни за компоненте са више пинова. Електричне пумпе за одлемљивање уклањају лем 3-5 пута брже од ручних.

За сићушне уређаје у паковању као што су 0201 и 01005, потребан је микроскоп са увећањем од 50-100 пута; за конвенционалне уређаје у паковању довољно је увећање од 10-30 пута. Микроскопи са великим увећањем су око 2-3 пута скупљи од оних са малим увећањем.

Подесите према паковању компоненти и типу лема. За лем Sn63Pb37, температура уклањања је генерално 350-380℃, а температура лемљења је 320-350℃; за лем без олова (као што је SAC305), температура уклањања је 380-420℃, а температура лемљења је 350-380℃. Прекомерно висока температура лако оштећује компоненте, док прениска температура спречава топљење лема.

Обично укључује зону претходног загревања (брзина загревања 1-3℃/с, температура 120-150℃), зону намакања (150-180℃, 60-120 с), зону рефлукса (вршна температура 217-235℃, одржава се 30-60 с) и зону хлађења (брзина хлађења 2-4℃/с). Неправилно подешавање температурне криве може изазвати проблеме као што су хладно лемљење BGA и пуцање лемних куглица.

Прекомерно велика брзина протока ваздуха може одувати мале компоненте или изазвати прскање лема; прениска брзина протока ваздуха доводи до недовољног преноса топлоте. Генерално, брзина протока ваздуха за кућишта типа 0402 и више је подешена на 10-20L/min, а за 0201 и ниже, је 5-10L/min.

Препоручује се да време лемљења за један лемљени спој не прелази 3 секунде, а континуирано лемљење не прелази 10 секунди. Прекомерно дуго време лемљења повећава ризик од љуштења бакарне фолије са штампаних плоча за 30% и вероватноћу оштећења компоненти за 25%.

Прилагодите према величини штампане плоче и густини компоненти, генерално са густином снаге од 1-3 W/cm². Прекомерно висока снага може изазвати локално прегревање и деформацију штампане плоче, док прениска снага доводи до ниске ефикасности грејања.

Користите станицу за прераду топлим ваздухом, усмерите млазницу ка пиновима, загрејте на 350-380℃ брзином ваздуха од 15-20L/min и извадите компоненту пинцетом након што се лем отопи. Након уклањања, очистите контактне површине фитиљем за одлемљивање.

Прво, подесите одговарајућу температурну криву. Након што се куглице лема потпуно истопе, пажљиво уклоните BGA помоћу вакуумске усисивачице; очистите преостали лем на контактним површинама и поново их саставите помоћу пасте за лемљење. Стопа успеха уклањања BGA је 85% због подударања температурне криве.

Забележите смер поларитета компоненте како бисте избегли обрнуту инсталацију; обратите пажњу на равномерно загревање током уклањања како бисте спречили експлозију компоненте услед локалног прегревања. Неправилна инсталација поларитета повећава стопу квара производа за 40%.

У таквим случајевима, потребан је рендгенски преглед да би се утврдили положаји лемљених спојева, а за уклањање се користе локалне методе загревања (као што је ласерско загревање). То је прилично тешко, са стопом успеха од само 60%-70%.

Контролишите температуру и време загревања и избегавајте поновљено загревање исте позиције; користите одговарајуће алате, као што је коришћење полуге, како бисте помогли у уклањању великих компоненти како бисте смањили повлачење штампане плоче. Исправан рад може смањити стопу оштећења штампане плоче за 50%.

Очистите преостали лем са контактних површина помоћу фитиља за одлемљивање лемилицом: потопите фитиљ у флукс, поставите га на контактну површину и загрејте лемилицом да би се лем упио. Прилагодите ширину фитиља ширини контактне површине како бисте избегли прекомерно или недовољно чишћење.

Пажљиво избрусите оксидовани слој финим брусним папиром, нанесите флукс и загрејте да бисте обновили лемљивост. Нетретиране оксидоване контактне површине могу проузроковати стопу грешака при лемљењу од 80%.

За делимично одвајање користите краткоспојне жице; за потпуно одвајање, поново направите контактну плочу (побакаривање, премаз маском за лемљење) и тестирајте електричне перформансе након поправке.

Користите врх лемилице у облику длета да бисте изравнали вишак лема и избрусите ако је потребно. Грешка равности мора бити унутар ±0,05 мм да би се избегли проблеми са лемљењем.

Да. Користите безводни етанол или специјализована средства за чишћење да бисте уклонили преостали флукс и нечистоће, избегавајући повећање дефеката лемљења и корозије штампаних плоча за 20%.

Проверите спецификације компоненти, калајишите јастучиће и припремите одговарајући алат и флукс. Неадекватна припрема може проузроковати стопу поновне обраде од 30%.

Користите микроскоп и станицу за прераду врућим ваздухом или шиљати лемилицу. Прво поправите један пин, а затим залемите остале да бисте осигурали прецизно позиционирање.

Користите рендген за преглед лемних куглица (стопа шупљина ≤5%) и мултиметар за проверу електричног континуитета. Рендгенски снимак открива преко 90% дефеката.

Фиксирајте компоненте лепком или флуксом пре лемљења и равномерно загрејте како бисте избегли термичко напрезање. Померање чини 15%-20% грешака при лемљењу.

Бакарни жице се лако леме; гвоздене жице захтевају претходно калајисање; легиране жице захтевају одговарајући флукс. Необрађене гвоздене жице имају стопу грешака при лемљењу од 70%.

Укључује визуелни преглед, тестове електричних перформанси (континуитет, отпор изолације) и функционално испитивање. Визуелни преглед открива 70%-80% очигледних недостатака.

Проверите да ли су лемљени спојеви пуни, глатки без хладног лемљења, премошћавања или леденица; уверите се да су водови потпуно залемљени и неоштећени. Потребна је усклађеност са стандардима IPC-A-610.

Детекција квалитета унутрашњег лемљеног споја BGA/CSP компоненти, идентификовање хладног лемљења, напуклих куглица лема и шупљина, са стопом откривања дефеката преко 95% за унутрашње проблеме.

Тестира електричне перформансе помоћу причвршћивача са ексерима, откривајући кратке спојеве, прекиде и проблеме са параметрима компоненти, покривајући 80%-90% електричних веза.

Интегришите PCBA у систем за симулацију стварних радних услова и тестирање функционалности, идентификујући 90% функционалних кварова изазваних заваривањем.

Узроци: нечисти јастучићи, недовољна температура, неефикасан флукс. Решења: поново очистите јастучиће, подесите температуру/време и замените флукс висококвалитетним алтернативама.

Уклоните вишак лема фитиљем/гвожђем за одлемљивање, подесите температуру лемљења и брзину ваздуха да бисте спречили прскање. Правилним руковањем се постиже стопа поправке од 95%.

Могући узроци: оштећење компоненти, прегревање током лемљења, обрнути поларитет. Статистика показује да оштећење компоненти чини 40%, а прегревање 30%.

Исправите мање деформације загревањем; замените штампане плоче код јаких деформација. Контролисање температуре/времена смањује брзину деформације за 60%.

Користите радне столове, траке за зглобове и пинцете заштићене од електростатичног разарања (ESD); одржавајте релативну влажност ваздуха од 40%-60% да бисте смањили оштећења од ESD-а за 90%.

Оператори морају носити заштитне наочаре/рукавице како би спречили опекотине; уземљити опрему како би избегли струјни удар; обележити опрему која ради на високим температурама упозоравајућим знаковима.

Отпадне компоненте, лем и флукс су опасан отпад и захтевају одлагање од стране квалификованих јединица; отпадне воде за чишћење морају испуњавати стандарде испуштања GB 8978.

Већина флукса је запаљива и треба их чувати на хладним, проветреним местима, даље од извора ватре; избегавајте контакт са кожом/очима и одмах исперите водом ако дође у контакт.

Редовно чистите остатке лема и флукса са опреме; инсталирајте заштиту од прегревања да би се опрема аутоматски искључила када се прекораче температурне границе.

Мора бити у складу са RoHS директивама, ограничити опасне супстанце попут олова/живе/кадмијума, минимизирати испарење флукса и користити еколошки прихватљива средства за чишћење.

Оптимизујте процесе, усвојите аутоматизовану опрему и обучите оператере. Аутоматизована опрема може повећати ефикасност за 30%-50%.

Смањите секундарну прераду због неправилног рада, рационално бирајте алате/материјале и оптимизујте процесе како бисте смањили почетне стопе грешака. Секундарна прерада чини 25%-35% укупних трошкова.

Оптимизујте процесне параметре, изаберите одговарајући флукс/лем и побољшајте контролу првог производа и узорковање током процеса. Побољшања процеса могу смањити стопу дефекта за 40%-60%.

Побољшава стабилност квалитета, смањује људске грешке, олакшава обуку нових запослених и повећава ефикасност. Стандардизација може смањити флуктуације стопе кварова за 50%.

Спровести тестове старења (24-100 сати) и тестове утицаја околине (висока температура/влажност/вибрације) на прерађеним производима како би се проценила дугорочна поузданост.

Потребно је узети у обзир захтеве за прераду и SMT и THT компоненти. Приликом уклањања THT компоненти, треба обратити пажњу на утицај на SMT уређаје. Тежина прераде је 30%-50% већа него код чистих SMT плоча.

Материјал је мекан и лако се деформише, па су за фиксирање потребни посебни уређаји; температура грејања треба да буде 10-20 ℃ нижа од температуре круте ПЦБ плоче како би се избегло оштећење подлоге.

Унутрашње коло је сложено, а пренос топлоте је неравномеран током загревања, што може изазвати кратак спој или отворени круг унутрашњег слоја; поправка јастучића је тешка, а стопа успеха преправке је само 50%-60%.

Прво уклоните заштитни поклопац и заштитите унутрашње компоненте. Вратите га након поправке како бисте осигурали ефекат заштите. Неправилан рад ће утицати на електромагнетну компатибилност.

Има добру топлотну проводљивост и високу кртост. Потребно је брзо загревање како би се избегло пуцање изазвано локалном концентрацијом напона, а брзина загревања је пожељно контролисана на 5-10℃/s.

Потребно је да савладају вештине као што су идентификација компоненти, технологија заваривања, рад опреме и анализа кварова, и да буду упознати са стандардима као што је IPC-A-61. Стопа кварова професионално обученог особља је 40% нижа него код почетника.

Укључује теоријску обуку (знање процеса, стандардне спецификације) и практичну обуку (руковање опремом, пракса заваривања), са проценом након обуке, а циклус је генерално 1-2 недеље.

То укључује упутства за процес прераде, упутства за употребу опреме, стандарде контроле квалитета, евиденцију прераде итд., што може побољшати праћење и ефикасност анализе проблема.

Поставите кључне контролне тачке (као што су уклањање компоненти, чишћење јастучића, заваривање итд.) и извршите инспекцију првог комада, инспекцију патроле и инспекцију готовог производа, што може смањити стопу кварова за 30%-40%.

Прикупљајте податке о преради како бисте анализирали проблеме, спроводили процесне тестове ради оптимизације параметара и уводили нове технологије и опрему, што може повећати ефикасност за 10%-15% годишње.

Изаберите према оригиналном типу лема за ПЦБА плочу, дајте предност производима сличног састава и узмите у обзир перформансе као што су тачка топљења, влажност и поузданост.

Подељени су на флукс који се не чисти, флукс растворљив у води и флукс на бази колофонијума. Флукс који се не чисти је погодан за прилике са ниским захтевима за чистоћом, а флукс растворљив у води је погодан за чишћење, али треба узети у обзир остатке.

Користи се за фиксирање ситних компоненти или спречавање померања током заваривања и мора имати добру чврстоћу везивања (≥5N/mm²) и отпорност на температуру.

Изаберите према врсти флукса (као што је изопропил алкохол за флукс на бази колофонијума) и узмите у обзир заштиту животне средине, корозију и испарљивост.

Потребно је проверити модел, спецификацију, изглед, електричне перформансе итд. како би се осигурала конзистентност са оригиналним компонентама. Лоши улазни материјали ће повећати стопу кварова при преради за 20%.

Очистите нечистоће унутар ваздушне млазнице како бисте спречили зачепљење, редовно проверавајте стање грејне цеви и калибришите температуру и подмазујте механичке компоненте. Зачепљење ваздушне млазнице ће повећати стопу грешака при заваривању за око 15%.

Температура се калибрише једном месечно (грешка ≤±1℃), а висина Z-осе се калибрише једном квартално (тачност ≤±0,05 мм). Некалибрисано може повећати стопу шупљина при заваривању за 20%.

Недовољно усисавање: замените заптивни прстен код ручне пумпе за одлемљивање, проверите вакуум пумпу или очистите блокаду код електричне пумпе за одлемљивање; немогуће одлемљивање: проверите да ли је млазница оштећена или блокирана, замените и очистите преостали лем.

Генерално, замењује се сваке 1-2 године у зависности од учесталости употребе. Након старења, равномерност температуре се смањује, а стопа грешака заваривања се повећава за око 12%.

Редовно чистите сочиво посебним папиром за чишћење сочива, избегавајте сударе како бисте спречили померање оптичких компоненти и калибришите жижну даљину сваке године како бисте осигурали јасну слику.

Прво користите хемијске раствараче (као што је ацетон) да бисте растворили материјал за капсулирање, након уклањања поново обрадите према конвенционалном поступку и поново капсулирајте након завршетка, обраћајући пажњу на флуидност и услове стврдњавања материјала.

Приоритет се даје уклањању великих компоненти које генеришу велику топлоту како би се избегло утицање на поправљене делове; пратите принцип од лаког ка тешком за смањење ризика.

Потребна је посебна опрема (као што је станица за прераду чипова са флип чипом), а користи се и технологија ласерског загревања или ултразвучног заваривања. Параметри се одређују претходним тестирањем, а стопа успеха је обично 60%-70%.

Користите мултиметар за испитивање континуитета да бисте лоцирали тачку кратког споја и проверили и решили проблеме као што су премошћавање остатака лема, неусклађеност пинова компоненти и оштећење кола ПЦБ-а.

Проверите да ли је уземљење добро и да ли је заштитни поклопац постављен на своје место, проверите да ли је сигнална линија оштећена током заваривања, користите анализатор спектра да бисте детектовали извор сметњи и предузели мере као што су заштита и филтрирање.

Анализирајте податке о преради помоћу машинског учења како бисте предвидели недостатке, користите визуелно препознавање за аутоматско лоцирање неисправних компоненти и интелигентно прилагодите параметре опреме како бисте побољшали ефикасност и квалитет.

Развијаће се ка високопрецизној и мултифункционалној интеграцији (као што је интеграција рендгенске инспекције, аутоматског постављања куглица, заваривања итд.) и оствариће међусобно повезивање са MES системом ради побољшања интелигентног управљања.

Промовисати еколошки прихватљиве флуксове и средства за чишћење, развијати опрему са ниском потрошњом енергије и истражити технологију недеструктивне прераде како би се смањило загађење и расипање ресурса.

Може брзо да произведе причвршћиваче за прераду како би се смањили трошкови, а користи се и за поправку локалних оштећења штампаних плоча (као што је штампање проводних линија) ради поједностављења сложених процеса.

Реализовати дигиталну контролу и даљинско праћење опреме за прераду, оптимизовати процесе кроз анализу великих података и успоставити системе за праћење производа у преради како би се побољшала контрола квалитета.