Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Электронная сборка (PCBA)

Доработка (или повторная работа) является термином для операции лакокрасочной или ремонта электронной печатной платы (PCB) сборки, как правило , с участием отпаивающих и повторно пайков на поверхность монтаж электронных компонентов (SMD). Методы массовой обработки неприменимы к ремонту или замене одного устройства, и для замены дефектных компонентов требуются специальные ручные методы опытным персоналом с использованием соответствующего оборудования; Для корпусных массивов, таких как устройства с шариковой решеткой (BGA), особенно необходимы специальные знания и соответствующие инструменты. Фена или станция горячего воздуха используется для нагрева устройств и плавления припоя, а специальные инструменты используются для захвата и размещения часто крошечных компонентов.

Паяльная станция место , чтобы сделать эту работу-инструменты и расходные материалы для этой работы, как правило , на верстаке . Для других видов доработки требуются другие инструменты. [1]

Причины переделки [ править ]

Рентгеновский снимок ненадлежащих паяных соединений

При обнаружении брака на многих производствах практикуется доработка. [2]

Для электроники дефекты могут включать:

  • Плохие паяные соединения из-за неправильной сборки или термоциклирования.
  • Паяльные перемычки - нежелательные капли припоя, соединяющие точки, которые должны быть изолированы друг от друга.
  • Неисправные компоненты.
  • Изменения инженерных частей, модернизация и т. Д.
  • Компоненты сломаны из-за естественного износа, физического напряжения или чрезмерного тока.
  • Компоненты повреждены из-за попадания жидкости, что привело к коррозии, слабым паяным соединениям или физическим повреждениям.

Процесс [ править ]

Термическое профиль из бессвинцового процесса

Доработка может включать несколько компонентов, которые необходимо обрабатывать один за другим, не повреждая окружающие детали или саму плату. Все части, которые не обрабатываются, защищены от нагрева и повреждений. Тепловая нагрузка на электронную сборку должна быть минимальной, чтобы предотвратить ненужное сжатие платы, которое может привести к немедленному или будущему повреждению.

В 21 веке почти вся пайка выполняется бессвинцовым припоем , как на изготовленных сборках, так и при переделке, чтобы избежать опасности свинца для здоровья и окружающей среды . Если в этой предосторожности нет необходимости, оловянно-свинцовый припой плавится при более низкой температуре, и с ним легче работать.

Нанесена паяльная паста на контактные площадки QFP.
Маска и сферы для реболлинга

Нагрев одного SMD с помощью термофена для расплавления всех паяных соединений между ним и печатной платой обычно является первым шагом, за которым следует удаление SMD, пока припой расплавлен. Затем следует очистить матрицу контактных площадок на плате проводов от старого припоя. Эти остатки довольно легко удалить, нагревая их до температуры плавления. Для демонтажа оплетки можно использовать паяльник или термофен .

Точное размещение нового устройства на подготовленной матрице площадок требует умелого использования высокоточной системы выравнивания зрения с высоким разрешением и увеличением. Чем меньше шаг и размер компонентов, тем точнее должна быть работа.

Наконец, недавно размещенный SMD припаивается к плате. Надежные паяные соединения упрощаются за счет использования профиля припоя, который предварительно нагревает плату, нагревает все соединения между блоком и печатной платой до температуры плавления используемого припоя, а затем должным образом их охлаждает.

Высокие требования к качеству или особые конструкции SMD требуют точного нанесения паяльной пасты перед установкой и пайкой устройства. Поверхностное натяжение расплавленного припоя, который находится на контактных площадках платы, имеет тенденцию подтягивать устройство к точному совмещению с контактными площадками, если изначально не было правильно расположено.

Перекомпоновка и реболлинг [ править ]

Рентгенограмма хороших паяных соединений.
Хорошие паяные соединения между BGA и PCB

Матрицы с шариковой решеткой (BGA) и корпусы чипов (CSA) представляют особые трудности для тестирования и доработки, поскольку на их нижней стороне имеется множество небольших близко расположенных контактных площадок, которые соединены с соответствующими контактными площадками на печатной плате. Соединительные штыри недоступны для проверки сверху и не могут быть распаяны без нагрева всего устройства до температуры плавления припоя.

После изготовления корпуса BGA к контактным площадкам на его нижней стороне приклеиваются крошечные шарики припоя ; Во время сборки скомканный корпус помещается на печатную плату и нагревается для расплавления припоя и, при этом, для соединения каждой контактной площадки устройства с ее ответной частью на печатной плате без каких-либо посторонних паяных перемычек между соседними площадками. Плохие соединения, полученные во время сборки, могут быть обнаружены, и сборка будет переработана (или списана). Неидеальные соединения устройств, которые сами по себе не являются неисправными, которые работают какое-то время, а затем выходят из строя, часто вызванные тепловым расширением и сжатием при рабочей температуре , не редкость.

Сборки, вышедшие из строя из-за плохих соединений BGA, можно отремонтировать либо оплавлением, либо снятием устройства и очисткой его от припоя, реболлингом и заменой. Таким же образом можно восстановить устройства из списанных сборок для повторного использования.

Оплавление как метод доработки, аналогично производственному процессу пайки оплавлением , включает разборку оборудования для удаления неисправной печатной платы, предварительный нагрев всей платы в печи, дальнейший нагрев нефункционирующего компонента для расплавления припоя, затем охлаждение. , следуя тщательно определенному тепловому профилю и повторной сборке, процесс, который, как ожидается, устранит плохое соединение без необходимости снимать и заменять компонент. Это может решить или не решить проблему; и есть шанс, что переформатированная плата снова выйдет из строя через некоторое время. По оценкам одной ремонтной компании, для типичных устройств ( PlayStation 3 и Xbox 360 ), при отсутствии непредвиденных проблем, процесс занимает около 80 минут.[3] На форуме, где профессиональные специалисты по ремонту обсуждают переплавку графических чипов портативных компьютеров, разные участники указывают, что показатели успешности (без сбоев в течение 6 месяцев) составляют от 60 до 90% при переплавке с использованием профессионального оборудования и методов, в оборудовании, ценность которого не соответствует оправдать полный реболлинг. [4] Оплавление может выполняться непрофессионально в домашней печи [5] или с помощью теплового пистолета. [6] Хотя такие методы могут решить некоторые проблемы, результат, вероятно, будет менее успешным, чем это возможно при точном термическом профилировании, выполненном опытным специалистом с использованием профессионального оборудования.

Реболлинг включает в себя разборку, нагрев микросхемы до тех пор, пока ее не удастся удалить с платы, обычно с помощью термофена и вакуумного съемника, удаление устройства, удаление припоя, оставшегося на устройстве и плате, установка новых шариков припоя на место, замена оригинальное устройство, если было плохое соединение, или использование нового, и нагрев устройства или платы, чтобы припаять его на место. Новые шары можно размещать несколькими способами, в том числе:

  • Используя трафарет для шариков и паяльной пасты или флюса,
  • Использование «преформы» BGA со встроенными шариками в соответствии с рисунком устройства, или
  • Использование полуавтоматического или полностью автоматизированного оборудования.

Для упомянутых выше PS3 и Xbox время составляет около 120 минут, если все идет хорошо. [3]

Чипы подвержены риску повреждения при многократном нагревании и охлаждении реболлинга, и иногда гарантии производителя не покрывают этот случай. Удаление припоя с помощью фитиля для припоя меньше подвергает устройства термической нагрузке, чем при использовании ванны для припоя. В ходе теста было проведено ребалансирование двадцати устройств, некоторые - по несколько раз. Два не смогли работать, но после повторного реболлинга были полностью восстановлены. Один без сбоев прошел 17 термических циклов.

Результаты [ править ]

Правильно проведенная переделка восстанавливает работоспособность переделанной сборки, и ее последующий срок службы не должен существенно измениться. Следовательно, там, где стоимость переделки меньше стоимости сборки, она широко используется во всех секторах электронной промышленности. Производители и поставщики услуг коммуникационных технологий, развлекательных и потребительских устройств, промышленных товаров, автомобилей, медицинской техники, аэрокосмической и другой электроники высокой мощности при необходимости проводят переделку.

См. Также [ править ]

  • Печь оплавления
  • Термическое профилирование

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Переработка продукта | Процесс переработки в производстве» . Решения по бережливому производству - инновационные решения для цепочек поставок . Проверено 2 июня 2020 .
  2. ^ Расмуссен, Пэтти. «Сокращение объемов переработки на производстве: пять шагов, которые нужно предпринять» . news.ewmfg.com . Проверено 23 февраля 2019 .
  3. ^ a b Анализ переделок PS3 YLOD и Xbox RROD: Reflow vs Reball
  4. ^ Форум badcaps.net: Перекомпоновка ноутбука для повышения надежности?
  5. ^ Отремонтируйте карту VGA, повторно залив припой на плату (с использованием домашней печи)
  6. ^ Учебники Sparkfun: сковорода Reflow, июль 2006 г.
  1. Постоянные эластомерные / полуэластомерные трафареты с решеткой шариков (BGA)