Доработка (электроника)

В электронике доработка доработка (или ) — это ремонт или повторная полировка сборки печатной платы (PCB), обычно включающая распайку и перепайку электронных компонентов монтажа поверхностного (SMD). Методы массовой обработки неприменимы для ремонта или замены одного устройства, а для замены дефектных компонентов требуются специальные ручные методы, выполняемые опытным персоналом с использованием соответствующего оборудования; Пакеты с площадными массивами , такие как устройства с шариковой решеткой (BGA), особенно требуют опыта и соответствующих инструментов. Пистолет горячего воздуха или станция горячего воздуха используются для нагрева устройств и плавления припоя, а специальные инструменты используются для захвата и позиционирования зачастую крошечных компонентов. Паяльная станция — это место для выполнения этой работы: инструменты и расходные материалы для этой работы обычно находятся на верстаке . Другие виды доработки требуют других инструментов. ^[1]

Причины переделки

Рентгеновская картина некачественной пайки

Доработка практикуется на многих видах производства при обнаружении бракованной продукции. ^[2]

Что касается электроники, дефекты могут включать в себя:

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 деталей, модернизация и т. д.
Компоненты вышли из строя из-за естественного износа, физического напряжения или чрезмерного тока.
Компоненты повреждены из-за попадания жидкости, что приводит к коррозии, слабым паяным соединениям или физическому повреждению.

Процесс

Переделка может включать в себя несколько компонентов, которые необходимо обрабатывать один за другим, не повреждая при этом окружающие детали или саму плату. Все детали, над которыми не ведется работа, защищены от нагрева и повреждений. Тепловая нагрузка на электронный блок сводится к минимуму, чтобы предотвратить ненужные сжатия платы, которые могут привести к немедленному или будущему повреждению.

В 21 веке почти вся пайка выполняется бессвинцовым припоем , как на изготовленных узлах, так и при доработке, чтобы избежать опасности свинца для здоровья и окружающей среды . Там, где эта мера предосторожности не требуется, оловянно-свинцовый припой плавится при более низкой температуре, и с ним легче работать.

Нанесение паяльной пасты на контактные площадки QFP.

Нагрев одного SMD с помощью фена 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 контактные площадки на проводниковой плате от старого припоя. Эти остатки довольно легко удалить, нагрев их до температуры плавления. можно использовать паяльник или фен Для распайки оплетки .

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

Наконец, вновь установленный SMD припаивается к плате. Надежность паяных соединений обеспечивается использованием профиля припоя, который предварительно нагревает плату, нагревает все соединения между устройством и печатной платой до температуры плавления используемого припоя, а затем должным образом охлаждает их.

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 приводить устройство к точному совмещению с контактными площадками, если изначально оно не было установлено совершенно правильно.

Перекомпоновка и реболлинг

Рентгеновский снимок хороших паяных соединений.

Хорошая пайка между BGA и печатной платой.

Массивы с шариковой решеткой (BGA) и корпуса размером с кристалл (CSA) представляют особые трудности для тестирования и доработки, поскольку на их нижней стороне имеется множество небольших, близко расположенных площадок, которые соединены с соответствующими площадками на печатной плате. Соединительные контакты недоступны для проверки сверху и не могут быть отпаяны без нагрева всего устройства до температуры плавления припоя.

После изготовления корпуса BGA крошечные шарики припоя приклеиваются к площадкам на его нижней стороне; во время сборки пакет с шариками помещается на печатную плату и нагревается, чтобы расплавить припой и, если все в порядке, соединить каждую контактную площадку устройства с соответствующей ответной частью на печатной плате без каких-либо посторонних паяных перемычек между соседними контактными площадками. Плохие соединения, возникшие во время сборки, можно обнаружить, и сборку переработать (или списать). 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 рабочей температуре Нередки .

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

Оплавление как метод доработки, аналогичный производственному процессу пайки оплавлением , включает в себя демонтаж оборудования для удаления неисправной платы, предварительный нагрев всей платы в печи, дальнейший нагрев нефункционирующего компонента для расплавления припоя, а затем охлаждение. , следуя тщательно определенному температурному 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 вероятность, что переплавленная плата через некоторое время снова выйдет из строя. По оценкам одной ремонтной компании , для типичных устройств ( PlayStation 3 и Xbox 360 ) процесс, если нет непредвиденных проблем, занимает около 80 минут. ^[3] На форуме, где профессиональные специалисты по ремонту обсуждают оплавку графических чипов портативных компьютеров, разные участники приводят показатели успеха (без сбоев в течение 6 месяцев) от 60 до 90% при оплавке с использованием профессионального оборудования и методов, в оборудовании, ценность которого не оправдывает полную переплавку. . ^[4] Оплавление можно выполнить непрофессионально в бытовой духовке. ^[5] или с помощью тепловой пушки. ^[6] Хотя такие методы могут решить некоторые проблемы, результат, скорее всего, будет менее успешным, чем это возможно при точном термическом профилировании, выполняемом опытным специалистом с использованием профессионального оборудования.

Реболлинг включает в себя демонтаж, нагрев чипа до тех пор, пока его можно будет снять с платы, обычно с помощью термофена и вакуумного захвата, снятие устройства, удаление припоя, оставшегося на устройстве и плате, установку новых шариков припоя на место, замену оригинальное устройство, если было плохое соединение, или использовать новое и нагреть устройство или плату, 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 с заделанными шариками, соответствующими рисунку устройства, или
Использование полуавтоматического или полностью автоматизированного оборудования.

Для упомянутых выше PS3 и Xbox время составит около 120 минут, если все пойдет хорошо. ^[3]

Чипы могут быть повреждены в результате многократного нагрева и охлаждения при реболлинге, и гарантии производителей иногда не распространяются на этот случай. Удаление припоя с помощью фитиля подвергает устройства тепловому стрессу реже, чем использование проточной ванны для припоя. В ходе теста двадцать устройств были перезапущены, некоторые несколько раз. Два из них не функционировали, но после повторного повторного запуска были восстановлены до полной работоспособности. Один из них без каких-либо сбоев был подвергнут 17 термическим циклам.

Результаты

Правильно проведенная доработка восстанавливает функциональность переработанного узла, и его последующий срок службы существенно не пострадает. Следовательно, там, где стоимость доработки меньше стоимости сборки, она широко применяется во всех отраслях электронной промышленности. Производители и поставщики услуг коммуникационных технологий, развлекательных и потребительских устройств, промышленных товаров, автомобилей, медицинской техники, аэрокосмической и другой мощной электроники при необходимости дорабатываются.

См. также

Ссылки

^ «Переделка продукта | Процесс переработки на производстве» . Lean Supply Solutions — инновационные решения для цепочки поставок . Проверено 2 июня 2020 г.
^ Расмуссен, Пэтти. «Сокращение производственных переработок: пять шагов» . news.ewmfg.com . Проверено 23 февраля 2019 г.
^ Jump up to: ^а ^б Анализ переделки PS3 YLOD и Xbox RROD: Reflow vs Reball
^ Форум badcaps.net: Перекомпоновка ноутбука повышает надежность?
^ Ремонт карты VGA путем повторного припоя на плате (с использованием бытовой духовки).
^ Учебные пособия по Sparkfun: сковорода Reflow, июль 2006 г.

Постоянные эластомерные/полуэластомерные трафареты с шариковой сеткой (BGA)

[1] «Переделка продукта | Процесс переработки на производстве» . Lean Supply Solutions — инновационные решения для цепочки поставок . Проверено 2 июня 2020 г.

[2] Расмуссен, Пэтти. «Сокращение производственных переработок: пять шагов» . news.ewmfg.com . Проверено 23 февраля 2019 г.

[reflowreball-3] Jump up to: ^а ^б Анализ переделки PS3 YLOD и Xbox RROD: Reflow vs Reball

[4] Форум badcaps.net: Перекомпоновка ноутбука повышает надежность?

[5] Ремонт карты VGA путем повторного припоя на плате (с использованием бытовой духовки).

[6] Учебные пособия по Sparkfun: сковорода Reflow, июль 2006 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]