Переделка (электроника) - Rework (electronics)

Электронная сборка (PCBA)

Переделка (или повторная работа) - это срок для операции по повторной отделке или ремонту электронного печатная плата (PCB) сборка, обычно включающая распайка и повторнопайка из поверхностный электронные компоненты (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; пакеты массивов областей такие как массив сетки мячей (BGA) устройства особенно требуют опыта и соответствующих инструментов. А термофен или станция горячего воздуха используется для нагрева устройств и расплавления припоя, а специальные инструменты используются для захвата и размещения зачастую крошечных компонентов.

А паяльная станция место для этой работы - инструменты и материалы для этой работы, обычно на верстак. Для других видов доработки требуются другие инструменты.[1]

Причины переделки

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.

Обработать

Тепловой профиль из бессвинцовый припой обработать

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 бессвинцовый припой, как на изготовленных узлах, так и в переделках, чтобы избежать опасность 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

Отопление сингл SMD термофеном, чтобы расплавить все паяные соединения между ним и Печатная плата Обычно это первый шаг, 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. Паяльник или термофен можно использовать с распайка оплетки.

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.

Оплавление и реболлинг

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

Массивы шариковой сетки (BGA) и пакеты чипов (CSA) представляют специальные трудности для тестирования и доработать, так как у них есть много маленьких близко расположенных контактных площадок на их нижней стороне, 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 крошечный шарики припоя приклеиваются к подушечкам с обратной стороны; во время сборки скомканный корпус помещается на печатную плату и нагревается, чтобы расплавить припой и, если все в порядке, подключить каждую контактную площадку на устройстве к своему сопряжению на печатной плате без каких-либо посторонних перемычка припоя между соседними площадками. Плохие соединения, возникшие во время сборки, могут быть обнаружены, и сборка будет переработана (или списана). Несовершенные 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 Рабочая Температура, нередки.

Сборки, вышедшие из строя из-за плохих соединений BGA, можно отремонтировать либо путем оплавления, либо путем снятия устройства и очистки его от припоя, реболлинга и замены. Таким же образом можно восстановить устройства из списанных сборок для повторного использования.

Оплавление как прием переделки, аналогично производственному процессу пайка оплавлением, включает разборку оборудования для удаления неисправной печатной платы, предварительный нагрев всей платы в печи, дальнейший нагрев нефункционирующего компонента для расплавления припоя, затем охлаждение в соответствии с тщательно определенными тепловой профиль, и повторная сборка, процесс, который, как ожидается, исправит плохое соединение без необходимости удаления и замены компонента. Это может решить или не решить проблему; и есть шанс, что переформатированная плата снова выйдет из строя через некоторое время. Для типичных устройств (PlayStation 3 и Xbox 360 ) по оценке одной ремонтной компании, 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 приводят показатели успешности (без сбоев в течение 6 месяцев) от 60 до 90% при переплавке с использованием профессионального оборудования и методов, в оборудовании, стоимость которого не оправдывает полного реболлинга. .[4] Оплавление можно сделать 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 техником 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:

  • С помощью трафарет как для шариков, так и для 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 нагреве 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

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.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ «Переработка продукта | Процесс переработки на производстве». Решения по экономичному снабжению - инновационные решения для цепочек поставок. Получено 2020-06-02.
  2. ^ Расмуссен, Пэтти. «Сокращение объемов переработки: пять шагов, которые нужно предпринять». news.ewmfg.com. Получено 2019-02-23.
  3. ^ а б Анализ переработок 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 помощью домашней печи)
  6. ^ Учебники Sparkfun: Skillet Reflow, июль 2006 г.
  1. Постоянные эластомерные / полуэластомерные трафареты с решеткой из шариков (BGA)