PCBA 返修工藝研究與實(shí)踐

虎瀟然

（西安鐵路信號(hào)有限責(zé)任公司，陜西西安，710100）

電路板組件（PCBA）組裝焊接完成后會(huì)遇到各種問(wèn)題，比如裸板損傷、元器件故障、焊接錯(cuò)誤、焊盤(pán)橋連、調(diào)試更換等等，這些都需要進(jìn)行板組的返修。返修是印制板組件PCBA 生產(chǎn)組裝過(guò)程中不可或缺的工藝過(guò)程，售后產(chǎn)品中也存在返修的情況。返修過(guò)程即復(fù)雜又重要，需要操作者具備較高水平的操作技能。但往往返修工藝被大多數(shù)工廠看成常規(guī)工種，這恰恰忽略了返修的工藝流程、工藝方法的管理。

電子技術(shù)發(fā)展到今天，電子產(chǎn)品更加趨于高性能化、高速化、小型化、便攜化、網(wǎng)絡(luò)化、環(huán)保的發(fā)展趨勢(shì)。芯片的集成度也越來(lái)越高，尤其是近幾年出現(xiàn)的球柵陣列封裝（BGA）、倒裝晶片組件（FCA）、方形扁平無(wú)引腳封裝（QFN）等封裝形式[1]，對(duì)電子產(chǎn)品的焊接工藝要求越來(lái)越高，相應(yīng)的給PCBA 返修也來(lái)了很大的挑戰(zhàn)。

1 PCBA 返修

1.1 返修

返修是指為使不合格產(chǎn)品滿足預(yù)期用途而對(duì)其采取的措施，包括市場(chǎng)故障、制造過(guò)程缺陷、器件升級(jí)更換、故障定位等電子產(chǎn)品進(jìn)行修復(fù)的工藝過(guò)程。返修是電子組裝的重要組成內(nèi)容。

PCBA 在組裝或測(cè)試中受損，有必要恢復(fù)其功能時(shí)，應(yīng)允許返修。組裝過(guò)程中出現(xiàn)更換元器件及與更換相關(guān)的連接部分的修復(fù)時(shí)，應(yīng)允許返修。返修后應(yīng)不降低產(chǎn)品質(zhì)量，所有返修后的焊點(diǎn)應(yīng)符合電子行業(yè)廣泛使用的《IPC-7711/7721B電子組件的返工、修改和維修》中規(guī)定，有特殊要求的應(yīng)符合工廠的技術(shù)工藝文件。PCBA 組件允許的返修加熱累計(jì)不超過(guò)4 次；新器件允許的返修加熱次數(shù)不超過(guò)5 次；PCBA上拆下的再利用器件允許的返修加熱次數(shù)不超過(guò)3 次。

PCBA 返修所用工具和常規(guī)電子裝聯(lián)時(shí)使用的焊接工具基本是一樣的，如恒溫電烙鐵，以及返修專用工具，如吸錫器、吸錫槍，必要時(shí)添加返修設(shè)備，如返修工作站、返修工作臺(tái)。返修工作站/臺(tái)按照加熱方式又可分為紅外加熱和熱風(fēng)加熱[2]。

1.2 PCBA 返修工藝流程圖

PCBA 返修工藝流程圖見(jiàn)圖1。

圖1 PCBA 返修工藝流程圖

1.3 PCBA 返修工藝

返修時(shí)應(yīng)首先關(guān)注元器件的封裝形式以及引腳類型，不同引腳或封裝形式的元器件其返修方法不同。同時(shí)焊盤(pán)設(shè)計(jì)不同、潮濕敏感等級(jí)不同、基板類型不同、存儲(chǔ)要求標(biāo)準(zhǔn)不同，相對(duì)應(yīng)的返修工藝也不同。

對(duì)于插裝元器件的返修可以使用恒溫電烙鐵、手持式吸錫器。恒溫電烙鐵用于電阻、電容、二極管等簡(jiǎn)單元器件的返修，手持式吸錫器可用于不同種類插裝器件，其攜帶方便，便于返修。相對(duì)與插裝件，電路板組的SMT 元器件密度很高，當(dāng)然，只要焊接水平高，用恒溫電烙鐵也能拆焊電阻、電容等兩端元件或二極管、三極管等引腳少的表面組裝技術(shù)（SMT）元器件，使用恒溫電烙鐵拆焊翼形引腳的小外形封裝（SO）、（小外形晶體管）SOT封裝、方形偏平式封裝（QFP）集成電路時(shí)，應(yīng)根據(jù)芯片大小和引腳數(shù)目選擇不同規(guī)格的專用烙鐵頭[3]。近年來(lái)，隨著電子技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，高精度微型元器件宜使用專門(mén)的返修工作站/臺(tái)，尤其是BGA 元器件，使用恒溫烙鐵無(wú)法拆除，只能選用返修工作站/臺(tái)，如圖2。所示。

圖2 某型號(hào)返修工作站

元器件拆除前應(yīng)預(yù)熱，PCBA 突然接觸高溫的電烙鐵或返修工作站/臺(tái)進(jìn)行局部加熱，約有340℃左右的溫差變化，若PCBA 暴露空氣中超過(guò)72 小時(shí)，元器件或印制板會(huì)出現(xiàn)“吸濕”現(xiàn)象。若不進(jìn)行“去濕”處理，可能會(huì)出現(xiàn)“爆米花”現(xiàn)象（元器件炸裂或PCB 爆板）[4]。因此，PCBA 返修前應(yīng)預(yù)熱。預(yù)熱參考溫度為85℃，時(shí)間4～6 小時(shí)。

返修的步驟如下：

（1）元器件拆除。對(duì)于插裝元器件，首先將PCBA 豎起來(lái)固定，給烙鐵頭上錫，一邊用電烙鐵均勻加熱元器件的焊點(diǎn)至焊錫熔化，焊錫熔化后用鑷子或尖嘴鉗從基板插裝面取下元器件；對(duì)于貼片件，先涂覆助焊劑，給烙鐵頭上錫，將烙鐵頭對(duì)位后熔化所有焊點(diǎn)后提起元器件。

（2）焊盤(pán)準(zhǔn)備。對(duì)于插裝元器件，必須保證拆掉的元器件的焊孔是通的，用吸錫編帶清理焊盤(pán)上殘留焊錫使插件孔通透；對(duì)于貼片件，在焊盤(pán)上涂覆助焊劑后將烙鐵頭對(duì)準(zhǔn)焊盤(pán)熔化殘錫，提起手柄完成返修。

（3）元器件安裝。對(duì)于插裝元器件，引腳成形后進(jìn)行元器件焊接；對(duì)于貼片件，焊盤(pán)上錫后進(jìn)行焊接。安裝時(shí)注意元器件方向、極性。

焊接完成后檢查焊點(diǎn)，清洗后交檢。

無(wú)論是貼片件還是插裝件返修，其關(guān)鍵都是合理控制多層印制板、元器件的升溫速率、拆卸溫度、拆卸時(shí)間。待元器件全部引腳的焊錫熔化后取出，強(qiáng)行取出會(huì)使焊盤(pán)受力過(guò)度，焊盤(pán)易脫落引起印制板。隨著B(niǎo)GA 引腳數(shù)增加，引腳間距對(duì)于精細(xì)引腳在裝配過(guò)程中出現(xiàn)的橋連、偏移、漏焊、缺焊等缺陷使用手工焊接很難進(jìn)行修理，宜使用BGA 返修工作站返修[5]。BGA 返修需要植球，工藝較為特殊，在BGA 拆除后使用吸錫編帶將BGA 的焊盤(pán)殘留焊錫吸盡，清洗完成后涂助焊劑進(jìn)行植球，助焊劑一般使用粘狀助焊劑。BGA 器件的返修工藝有一定的特殊性和特定的技術(shù)要求，較為復(fù)雜，由于篇幅限制，本文就不作詳細(xì)描述。

2 PCBA 返修實(shí)踐

西安鐵路信號(hào)有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱公司）某列控產(chǎn)品的印制板組件的MOS 管因質(zhì)量要求需返修。用防靜電鑷子夾住MOS 管的兩側(cè)，將烙鐵上錫后，搭到MOS 管的焊盤(pán)上，待焊盤(pán)錫熔后，提起MOS 管（注意：烙鐵搭在焊盤(pán)上的時(shí)間不宜太長(zhǎng)，控制在5s 內(nèi)），見(jiàn)圖3。

圖3 拆除后器件

拆除后，用吸錫編帶蘸取少量助焊劑，除掉MOS 管兩個(gè)管腳上的錫，除掉焊盤(pán)上遺留的焊錫。之后用防靜電刷或無(wú)紡布蘸取酒精，清洗MOS 管管腳和焊盤(pán)。焊盤(pán)上錫后進(jìn)行焊接。給焊盤(pán)上錫，錫量不宜過(guò)多或過(guò)少，覆蓋焊盤(pán)即可。給MOS 管兩個(gè)管腳涂少量助焊劑，將MOS 管管腳垂直浸入錫鍋中，浸入深度至觀察孔即可，停留1s 后垂直取出，見(jiàn)圖4。

圖4 MOS 管搪錫

MOS 管管腳一端搪錫后，待其自然冷卻，再對(duì)另一端搪錫，每個(gè)管腳搪錫一次即可。將緊固MOS 管的螺釘蘸取少量螺紋膠（樂(lè)泰243）后緊固（注意加平墊、彈墊）。將MOS管與焊盤(pán)焊接，焊接時(shí)需注意焊接順序，依次焊接?xùn)牛℅）極、漏（D）極，每個(gè)焊點(diǎn)焊接時(shí)間控制在3s ～5s 內(nèi)。用防靜電刷或無(wú)紡布清洗電路板。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著鐵路通信技術(shù)的飛速發(fā)展和技術(shù)手段的不斷更新，使得鐵路信號(hào)產(chǎn)品使用環(huán)境更加復(fù)雜，產(chǎn)品需要滿足的嚴(yán)酷度以及可靠性、一致性逐步提高。PCBA 生產(chǎn)組裝作為鐵路信號(hào)產(chǎn)品的關(guān)鍵工藝過(guò)程之一，其重要性、關(guān)鍵性不可小覷。盡管隨著電子裝聯(lián)技術(shù)的不斷發(fā)展，PCBA 返修安全系數(shù)越來(lái)越高，但是，返修的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)依然存在。因此，為提高PCBA 返修的質(zhì)量，應(yīng)充分重視返修工藝過(guò)程，不斷探索返修工藝技術(shù)，提高操作者技術(shù)水平，優(yōu)化返修工藝流程，保證返修工具、設(shè)備的可靠性。同時(shí)，應(yīng)在設(shè)計(jì)及生產(chǎn)組裝過(guò)程中減少故障，降低PCBA 的返修量，提高鐵路信號(hào)產(chǎn)品的可靠性。