¿Qué es el retrabajo de ensamblaje de placa de circuito impreso (PCBA)?
El retrabajo es el proceso de reparar o reacabar un ensamblaje de placa de circuito impreso electrónico (PCBA) desoldando y resoldando componentes de montaje superficial (SMD), componentes de tecnología de orificio pasante (THT) o el PCB mismo.
¿Por Qué Retrabajo para ensamblajes de placas de circuito impreso (PCBA)?
El retrabajo se realiza manualmente a mano o en una estación de retrabajo por personal especializado capacitado para identificar y reemplazar componentes electrónicos dañados o defectuosos, y reparar errores de soldadura. Algunas otras razones para el retrabajo incluyen colocación incorrecta de componentes, uniones de soldadura deficientes, defectos eléctricos debido a descarga electrostática (ESD) y exposición a corriente de alto voltaje.
El retrabajo también puede ser necesario si se han suministrado partes falsificadas o reacondicionadas de corredores o distribución gratuita, que conducen a placas electrónicas no funcionales o semifuncionales.
Otra razón para el retrabajo es un error de ensamblaje cometido en la empresa EMS. En otros casos, el diseño electrónico del circuito es la causa de una placa no funcional.
El retrabajo de placas puede salvar ensamblajes PCB costosos. El proceso también puede usarse para ayudar a descubrir (y reparar) errores de producción, y la información obtenida del retrabajo puede usarse para ayudar a prevenir que estos errores ocurran en el futuro. El retrabajo de ensamblajes de placas de circuito impreso es estándar en todas las industrias.
¿Qué Hace Desafiante el Retrabajo?
Los ensamblajes de placas de circuito impreso típicamente tienen componentes de montaje superficial (SMD), así como componentes de tecnología de orificio completo (THT) que se ensamblan a mano o con un proceso de soldadura por ola. Dado que las placas completadas tienen ambos tipos de componentes, las placas ya no pueden ponerse en el horno de reflujo: esto dañaría los componentes THT. Por esta razón, puede necesitarse una estación de retrabajo especial. Esto es especialmente cierto para componentes de paso fino o BGA.
¿Por Qué no Simplemente Desoldar y Resoldar a Mano?
Algunos retrabajos se hacen a mano, sin embargo hay muchas razones por las que un proceso completamente manual para desoldar y resoldar puede no ser adecuado para el retrabajo de ensamblajes de placas de circuito impreso:
- Los componentes electrónicos o PCBs pueden dañarse durante el proceso de desoldado.
- La soldadura a mano puede ejercer más tensión en componentes electrónicos y PCBs debido a la aplicación inconsistente o excesiva de calor.
- La soldadura a mano es muy costosa y consume mucho tiempo.
- La soldadura a mano no es un proceso definido que pueda reproducirse sistemáticamente. La reproducibilidad de resultados es un aspecto importante del aseguramiento de calidad, particularmente para ensamblajes de placas de circuito impreso problemáticos.
- Algunos componentes electrónicos (BGAs, FPGAs, etc.) no pueden colocarse manualmente por soldadura a mano: se necesita una cámara de precisión y pick-and-place de precisión para soldar estas partes.
Nuestra Estación de Retrabajo: ERSA HR550
Tenemos una Estación de Retrabajo ERSA HR550 en ESO Electronic. Esta es una estación de retrabajo guiada que usa un sistema de calentamiento infrarrojo para aplicar calor a las placas desde arriba y desde abajo. El sistema de cámara integrado proporciona colocación de componentes asistida por computadora. Una pipeta de vacío integrada y sensor de fuerza permiten la remoción y colocación precisa de componentes. Una cámara de proceso captura todo el proceso de soldadura y documenta los pasos realizados para cada trabajo de retrabajo.
¿Qué Debe Considerarse Antes de Comenzar el Retrabajo?
Los siguientes pasos preparatorios deben tomarse antes de comenzar el retrabajo de ensamblajes de placas de circuito impreso:
- Los componentes electrónicos y PCBs tienen que hornearse para asegurar que no tengan humedad, lo que podría llevar a circuitos dañados después de la expansión del vapor de agua.
- Los componentes THT tienen que protegerse del calor aplicando material reflectante o cinta, o pueden tener que removerse y resoldarse después del proceso de retrabajo.
- El técnico de retrabajo debe identificar qué componente(s) tienen que retrabajarse, incluyendo su posición y encapsulado/caja.
- El técnico de retrabajo debe verificar la hoja de datos del fabricante para asegurar que la temperatura máxima para el componente no se exceda.
- El técnico de retrabajo debe identificar el espesor del PCB, el recuento de capas, el espesor final del cobre y la densidad del ensamblaje para determinar el programa correcto para la aplicación apropiada de calor.
- El programa de desoldado y soldado adecuado tiene que seleccionarse en la estación de retrabajo. La estación de retrabajo ofrece programas estándar, pero en casos especiales, el operador de la estación de retrabajo también puede seleccionar su propio programa personalizado.
¿Cuál es el Proceso de Retrabajo para PCBA?
Los siguientes pasos se realizan para retrabajar ensamblajes de placas de circuito impreso en una estación de retrabajo:
- El PCB se coloca en la estación de retrabajo y se asegura en el marco de retrabajo.
- El componente electrónico a retrabajarse se posiciona con un rayo láser.
- El sensor de temperatura se coloca junto a la placa. Esto monitorea la temperatura durante el proceso de desoldado y soldado.
- La máquina luego pasa por cada paso del programa de retrabajo. Los pasos se muestran en el monitor de la máquina para que el trabajador los siga. Cada paso también se registra con una cámara.
- Durante la fase de desoldado, la máquina calienta el PCB hasta que la soldadura se vuelve líquida.
- En el siguiente paso, la máquina remueve el componente de la placa y lo coloca en una bandeja.
- Ahora el trabajador puede inspeccionar los pads de soldadura y limpiarlos si es necesario.
- El trabajador luego coloca el componente de reemplazo en la bandeja. El cabezal de ensamblaje de la estación de retrabajo ahora puede recoger el componente.
- Usando su sistema de cámara, el cabezal de ensamblaje alinea precisamente la parte para posicionarla en el PCB. El trabajador asegura el posicionamiento correcto y la polaridad.
- En el siguiente paso, el cabezal de ensamblaje coloca el componente en la placa y lo suelda al PCB.
- El proceso se registra. La documentación del trabajo de retrabajo puede archivarse y/o proporcionarse al cliente.
¿Cuánta Soldadura Necesita para el Retrabajo?
Para BGAs, los pads de soldadura en los PCBs tienen que limpiarse muy cuidadosamente. Los BGAs están hechos de muchas pequeñas bolas de soldadura, y esto significa que usualmente no necesitan soldadura extra para el ensamblaje ya que la soldadura está incorporada en su diseño. Si se aplica soldadura adicional, el BGA no se asentará plano en el PCB o puede causar un cortocircuito. Sin embargo, si se aplica muy poca soldadura, la bola podría no soldar, resultando en un circuito abierto.
Para otros componentes electrónicos, usualmente es el caso que la soldadura sobrante del intento de soldadura anterior será suficiente para soldar el nuevo componente. Pasta de soldadura adicional, flu o gel de flux pueden aplicarse según sea necesario.
¿Cómo Sabe si el Retrabajo PCBA Fue Exitoso?
Después de retrabajar un ensamblaje de placa de circuito impreso, todavía hay algunas pruebas que deben llevarse a cabo. Para BGAs y otros componentes electrónicos con terminales en la parte inferior, las partes deben examinarse con rayos X después de realizar el retrabajo. Esto es porque no puede ver si todos los terminales están soldados correctamente con inspección visual, ya que los terminales están debajo del componente. Otra forma de inspeccionar BGA es usar un microscopio lateral, que le permite mirar entre el pequeño espacio entre el PCB y el BGA. Las primeras dos filas se inspeccionan por cambio de foco y los caminos entre las bolas de soldadura se inspeccionan por luz directa (si la luz pasa, no hay cortocircuito).
Otros componentes electrónicos pueden inspeccionarse con control de microscopio. Las placas también pueden probarse para funcionalidad usando el protocolo estándar. Las uniones de soldadura pueden limpiarse según sea necesario. El proceso de retrabajo también debe documentarse y proporcionarse al cliente según se requiera.
En la mayoría de los casos, las placas retrabajadas correctamente no pueden distinguirse de las placas no retrabajadas y tienen la misma expectativa de vida que las placas no retrabajadas.