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1、关于利用O K 维修系统进行电路板修复过程的工艺讨论 上海邮电通信设备股份有限公司 ( 2 0 0 2 3 3 )季为民 前言 目 前S M T 生 产线在国内 电子 通信行 业已 相当 普及， 各种形式S O器件也正在得以 普遍应用，这些大规模、高集成器件的应用，一方面使电子通信产品更趋小型轻量 化，而另一方面却给生产过程的设备、工艺及装焊质量控制提出了更高的要求: 1 精细 脚间距 ( f i n e p i t c h )、阵 列B G P . 器件的装联过程中， 往往会因为印刷 锡膏量的控制、 器件自 身质量与 其外形封 装质量、 贴装中的设备贴置精 度或过程中 的振动等不利因素， 而
2、使装焊生产后的器件出 现异 ( 移)位、矫接、虚 ( 假)焊等 质量问题。 2新产品开发、试作过程中，也许会因为设计尚未最终定稿、产品尚未定型或 定型产品的小量制作或其它如供料原因而无法按正规工艺上生产线生产制作，将就 的制作工艺中，精细脚距的Q F P , B G A 等工 C 器件的存在，更会直接造成制作工艺与制 作质量问题。 总而台之，由于精细1 C 器件的出现与应用我们在拥有S M T 生产线设备的同 时，更需要适合对以上制作质量问题进行修复处理，能提供小量精准制作的工艺设 备。 我们公司在购置贴装生产线的同时，s n , 比了i i 界多和友面贴装维修设备，最终 购置了 O K -
3、2 0 0 0 系列B G A 对中、维 修系统 ( 台)， 咬 含S ., ;W -2 0 0 0 维修台和M P - 2 0 0 0 光学对中系统)使用结果，深感受益一 三 浅通过 一 段时问的使用，在对P C B 中装焊不 良器件的维修 ( 修复)方面积累了些经验，今补还如一，与行家共同探讨，以期 能抛砖引玉 一、拆卸百质量问题的工 C 器件 修复有质量问题的电路板，首先必须将决 一 装焊不合格有时也会是器件木身有 问题)的器件从电路板上拆卸下来。要敞此项丁作，我们必须傲到: l . 要使P C B 在拆卸器件过程中变形尽可能小，以防 _ 因P C B 热变形应力拉裂印制 线。 2 .
4、使器件在拆卸过程中，在高温区停留的时间尽可能少，一般E L 2 0 0 0 C以 仁 环 境停留不应超过6 0 秒，这对器件有利。 3 . 被拆取器 件的 各引 脚焊点，应得到 均匀加热， 在所有焊点均己 熔化后方可提 取器 件，以免因 局部焊点 未彻底熔化时， 外力作 用而直接拉起焊盘而引起更大的修 复困难或造成P C B 的报废， O K -S M W -2 0 0 0 设备提供了良好的工作环境。 下 面我仅就 拆装难度 较大的 Q F P , P L C ( 与B G A 器件的一 般拆除过程列 举如下: ( 一)Q F P , P L C ( 类器件的拆卸 Q F P ( P L C
5、( ) 与B G A 的拆卸有本质区别。 Q F P 引脚 在器件四 周外侧，焊点外露， 对焊点的 加热相对可直接， 也显容易些;P L C C 尽 管器件引脚由 器件外侧向 底面内腹 弯曲， 但它引 脚仍有部分外露 且器件底 面与P C B 焊接表面尚有一定 距离，焊点 相对位 于腹面边缘，对焊点的加热也还可能，问题在于: 1 . 应根据Q F P , P L C C 分别选用不同 的型号 ( 导热方式)的 热风头 ( 罩)。 2 . 根据所拆器件的尺寸 大小， 选用对应型号相应尺寸的 热风 头。 3 . 根据P C B 层印数及器件大小，设定顶部加热、底部加热的各相关参数 ( 各温 区参数
6、设定范围见表1 )。 表1 温区参数 设定 范围 温区名称 T o p . A i r T e m p 顶部加热 最高温度 ( ) P r e h e a t e r P r oc e s s Ti me 过程时间范围 ( S ) 热电偶 实测 T e m p 底部加热 最高温度 ( ) 实测温度 ( ) 滞后时间 ( S) P r e H e at ( 预热区) 1 2 01 0 01 0 0 - 1 2 01 0 02 0 S o a k ( 升温/ 保持 区) 2 0 01 5 0 1 0 01 5 01 0- 2 0 P e a k( 回流区)2 6 0 . 3 6 0 2 0 06
7、02 1 0 - 2 2 01 1 0 C o o l( 冷却区)最低最低 6 0 - 1 2 0 图1 理想回流 ( 拆卸) 曲 线 温度 21 0 n钊卜日 OU工卜口 1去J.工 1 2 0 4 . 通过步骤3 中各参数值的 合适选调，并 用温度传感测试头测出被拆焊点的实 际受 热温度 ( 曲 线)， 使测试曲 线达到 ( 或接近) 图I 所示曲 线， ( 因热电偶置 放位 置与方式的不周， 其实测出的 “ 焊点温度”与 焊点真实温度会有一定 误差，故而实 际操作时盆有灵活调整，并以 首次拆下器 件之 温度 ( 曲线) 为该器 件以后 拆卸之标 准)。 5 . 选用适度真空吸嘴，而当 器
8、件所有焊点 温度达到设定值 ( 系统电 脑控制) 时，真空吸嘴会将器件自动拨起。 6 . 主加热 ( T O P )热风温度曲 线， 底部加热 ( b o t t e m p r e h e a t e r ) 加热器热风 温度曲 线与 焊点“ 回 流” 温度曲 线的相 互关系。 如图 2 所示。 洲酬|川|1训 东 狱协 脚刃 加必 雇 t7 V1 4 4 1。 、 、 、 ，: 图2 加热与回流曲 线关系 ( 二)B G A I C 器件的拆卸 因B G A I C 器件之焊点位于器件底面腹 部， 器件底面与P C B 焊接面近乎紧贴，故 一般加热拆取方式 ( 如夹钳方式的直接加热 等)
9、难以 实现，借 助于 O K 维修系统，我 们只需 ( 必须):巨 铆 岭 1 . 选用维修系统中的 B G A 专 用回 流热风罩。 * 该 热风罩 为封闭 式， 可 对罩内 某一 B G A 器件形式单一器件的热风回 流， 且该回 流 “ 环境” 不受外 环境的 影响干 扰。 2 . 适度加长预热区和升温/ 保持区的时间， 使P C B 板和B G A 器件充分予热 “ 均 衡”。 * 加长预热区时间， 可使B G A 在低 温区 充分预热 ， 并在该时段后期， 适度将热风头 提起( 使其下 端离开 P C B 表面1 厘8 米左 右) 一段时 间( 一般可 3 - 5 S ) 以 期排走
10、湿气， 避免 B G A 器件在后期 升温时发生 “ 裂 变” 裂爆) 。 3适度提高低 部加热 在升温/ 保持区 及回 流区 的温度 ( 用表1 中的上限值)，以 期 在回流区的 最短时间使焊点 熔化。 4在以上诸条件实施后， 我们采用与拆卸P L C C , Q F P 相似的 方式 ( 真空吸附， 自 动提取)，同 样可将B G A 顺利 地从P C B 上拆卸。 二、 借助O K 维修台重新 焊接各种器 件 我 们讨论了 如何拆卸各类器件， 这仅是修复过程的第一步， 我们还必须将拆下 的 器件修 整后准确贴焊于原P C B 上， 或更换器件重 新焊接，做这项工作可视情况分步 而作。 (
11、 一)重焊前的准备 1 . 清洁、整理焊盘、器件 焊盘与器件管脚的清洁除 锡工 作一 般可借助铜丝网 编吸锡带，将其平铺于需清 洁的部分，用恒温烙铁对吸锡带直接加热按压， ( 吸锡带 使用时也可涂沾免洗助焊 剂)，如此使可使焊盘基本恢复平整，器件引脚得以清洁。 2 . 涂布锡膏方 法有以 下几种: ( 1 ) 手工针 筒点 涂 * i j 种方法是 采用手推式 “ 注射器” 视实际 情况配用不同 孔径尺寸的针头。然 而 手推注射器用起 来非常费 力， 可考虑辅以 气动点胶设备， 便会省力许多。 * 这种涂布方法 一般只适用于C h i p 器 件， S O P 器件及较大节距的I C 器件。
12、* 向工 C 器件的 焊盘涂锡膏时， 不是每个焊盘的 逐一点涂，而是用如下图方式的 垂 直涂膏，其操作的理论根据是回流熔化时， 依表面张力将锡收缩于焊盘及管脚之 上。 涂膏方式图示: ( 2 )微型漏网印 对精细脚距I C 器件以及B G A ， 用注射器方式点涂时因涂点的锡膏量、位置精度 等均存 在问题，而会导致新的装焊质量问 题的产生，因 而对此 类器件， 建议采用微 型 钢( 铜) 质 漏 板 并 借 助O K 微 型 漏印 架， 或 对 中 系 统 ， 将 漏板 准 确地 置 于 I C 焊 盘 之 上，以 手工刮铲来回 刮上一二次 ( 刮 铲面与P C B 平面 成4 5 C ) ，
13、并 垂直提起微型漏印 网即可。 3 . 特别的准备工作一 - B G A 的再生 ( 1 ) 对B G A 器件， 若需将拆卸下来的 B G A 重新焊 装于 P C B 上， 除做上述准备工作 外， 还需 做一项特别的准备工作:即 B G A 底部阵 列 “ 球”的 再生，其方法是; 将 通过宽吸锡带清除掉焊球的 B G A 器 件， 用对应的微型漏板在器件焊接面刮上 锡 ( 球) ( 锡量应偏大些)，即刻置于 报废的P C B 上， 并将它们一 起置于生 产线回 流 焊机中 进行 常规 “ 焊接回 流”，即 可得到再生的 B G A ( 2 ) 对I C 器件， 特别是B G A 器件，最
14、好 应存放于 千燥器中，B G A 器件焊前最好 经过1 0 。 一1 2 0 左右长时间 ( 8 -1 2 h ) 预热， 以免“汽蒸爆 裂”的 产生。 ( 二) 重新贴置与焊接 1 . 贴置 做好上 述准备工作后，我们便可将修复好的器 件或更换的器件贴置于 P C B 中 对 应I C 焊盘上。 贴置I C 芯片，可视具体情况以下列二种方式进行 ( 1 )真空吸笔手工贴置 用合适的真空吸笔与 真空吸嘴， 吸取I C 器 件;目 测并将工 C 器件尽可能 准确地置 放于I C 焊盘位置，由 于目 测定位及人手的抖动， 难以 一次精确放置 到位，因而放置 后尚需适度手工校正。因而此法只适用于大
15、脚距I C 器件， 而对B G A 器件更是难以 适 用。 ( 2 ) 光学 对中系统贴置 我公司购置的 O K 维修系统中，除4 温区电 脑控制的可 “ 局部回流的” S M W -2 0 0 0 维修台 ( 担当 维修、 修复过程中的加热拆卸器件、回流 焊接器件功能) 外该系统还 配有一台 具底部照光、器件引 脚与焊盘可同 时成像 ( 放 大2 5 倍成像)的 光学对中 贴 置系统 ( M P -2 0 0 0 0 )，由于该对中系统具放大、视屏成像功能，我们可首先将I C 器 件置吸于 “ 贴件头”中，通过该设备的微调系统 ( X . Y )，调整P C B 位置，使器件引 脚全方位与对
16、应I C 焊盘 ( 图 像)精准重叠 ( 对中)， 然后 “ 贴片头” 在机械导向 下 垂直下 行至器件贴置于P C B 上。这种方式贴置。 能实现手工操作设备、设备保证精 度，因 而大大提高了 修复器件重焊的位置精度与 最终成活率。 值得一提的是，由 于 该系统为器件底部照光成像，使它以适合B G A 的贴置见长，因而该系统方式能适用于 细小脚距Q F P 及B G A 器件的精准贴置. 2 9 1 .月月.口.口.!一 2 . 焊接 具有以 上操作基础，借助O x 维修台 S M W - 2 0 0 。 将重新贴置到位的器件进行局部 回 流焊接将是十分 便捷的事 情， 我们只 要再 现近乎该器件拆卸的过程: ( 功 选对应的热风头 ( 罩) ( 2 )选用与拆卸相同的温度曲线 ( 参数) * 曲 线形态相同，而设备中 取 ( R E M O V E ) 、贴 ( P L A C E ) 属二种功能区， 焊器 件 时无需选用真空吸取器件功能。 * 对I3 G A 器件，仍需加长预热与升温/ 保持区的时间及适度提高 底部加热的 温 度
