PCBA uudelleentyöstö

Mikä on piirilevykokoonpanon (PCBA) uudelleentyöstö?

Uudelleentyöstö on prosessi jossa korjataan tai viimeistellään elektronista piirilevykokoonpanoa (PCBA) juottamalla irti ja juottamalla takaisin pintamonteerattuja komponentteja (SMD), läpivientiteknologiakomponentteja (THT) tai piirilevyä itseään.

Miksi uudelleentyöstö piirilevykokoonpanoille (PCBA)?

Uudelleentyöstö suoritetaan manuaalisesti käsin tai uudelleentyöstöasemalla erikoistuneen henkilöstön toimesta jotka on koulutettu tunnistamaan ja vaihtamaan vaurioituneita tai viallisia elektronisia komponentteja sekä korjaamaan juotosvirheitä. Joitakin muita syitä uudelleentyöstöön ovat virheellinen komponentin sijoittelu, huonot juotospisteet, sähköiset viat sähköstaattisen purkauksen (ESD) vuoksi ja altistuminen korkeajännitevirralle.

Uudelleentyöstö voi myös olla tarpeen jos väärennetyt tai kunnostetut osat on toimitettu välittäjiltä tai vapaasta jakelusta mikä johtaa ei-toiminnallisiin tai puolitoiminnallisiin elektronisiin kortteihin.

Toinen syy uudelleentyöstöön on EMS-yrityksen tekemä kokoonpanovirhe. Muissa tapauksissa piirin elektroninen suunnittelu on syy ei-toiminnalliseen korttiin.

Korttien uudelleentyöstö voi pelastaa kalliita piirilevykokoonpanoja. Prosessia voidaan myös käyttää auttamaan paljastamaan (ja korjaamaan) tuotantovirheitä – ja uudelleentyöstöstä saatu tieto voidaan käyttää auttamaan estämään näitä virheitä tapahtumasta tulevaisuudessa. Piirilevykokoonpanojen uudelleentyöstö on standardi kaikilla toimialoilla.

Mikä tekee uudelleentyöstöstä haastavaa?

Piirilevykokoonpanoissa on tyypillisesti sekä pintamonteerattuja (SMD) komponentteja että läpivientiteknologia (THT) komponentteja jotka kootaan käsin tai aaltojuotosprosessilla. Koska valmiissa korteissa on molempia komponenttityyppejä kortteja ei voida enää asettaa reflowuuniin – tämä vahingoittaisi THT-komponentteja. Tästä syystä erityinen uudelleentyöstöasema voi olla tarpeen. Tämä on erityisen totta finpitch tai BGA komponenteille.

Miksi ei vain juota irti ja juota takaisin käsin?

Joitakin uudelleentyöstöjä tehdään käsin mutta on monia syitä miksi täysin manuaalinen prosessi irrotusjuottamiseen ja takaisin juottamiseen ei ehkä sovellu piirilevykokoonpanojen uudelleentyöstöön:

• Elektroniset komponentit tai piirilevyt voivat vaurioitua irrotusjuottamisprosessin aikana.
• Käsijuottaminen voi asettaa enemmän stressiä elektronisille komponenteille ja piirilevyille epäjohdonmukaisen tai liiallisen lämmön soveltamisen vuoksi.
• Käsijuottaminen on hyvin kallista ja aikaa vievää.
• Käsijuottaminen ei ole määritelty prosessi jota voidaan systemaattisesti toistaa. Tulosten toistettavuus on tärkeä laadunvarmistuksen näkökulma erityisesti ongelmallisille piirilevykokoonpanoille.
• Joitakin elektronisia komponentteja (BGA, FPGA jne.) ei voida sijoittaa manuaalisesti käsijuottamalla – tarkkuuskamera ja tarkkuus pick-and-place tarvitaan näiden osien juottamiseen.

Meidän uudelleentyöstöasemamme: ERSA HR550

Meillä on ERSA HR550 uudelleentyöstöasema ESO Electronicilla. Tämä on ohjattu uudelleentyöstöasema joka käyttää infrapuna lämmitysjärjestelmää levittämään lämpöä kortteihin sekä ylhäältä että alhaalta. Upotettu kamerajärjestelmä tarjoaa tietokoneavusteisen komponentin sijoittelun. Integroitu vakuumipipetti ja voimaanturi mahdollistavat tarkan komponentin poiston ja sijoittelun. Prosessikamera tallentaa koko juotosprosessin ja dokumentoi vaiheet jotka suoritetaan jokaisessa uudelleentyöstötyössä.

Mitä on otettava huomioon ennen uudelleentyöstön aloittamista?

Seuraavat valmisteluvaiheet on tehtävä ennen piirilevykokoonpanojen uudelleentyöstön aloittamista:

• Elektroniset komponentit ja piirilevyt on poltettava varmistaakseen että niissä ei ole kosteutta joka voisi johtaa vaurioituneisiin piireihin vesihöyryn laajenemisen jälkeen.
• THT-komponentit on suojattava lämmöltä levittämällä heijastava materiaali tai teippi tai ne saatetaan joutua poistamaan ja juottamaan takaisin uudelleentyöstöprosessin jälkeen.
• Uudelleentyöstöteknikko n täytyy tunnistaa mitkä komponentit on uudelleentyöstettävä mukaan lukien niiden sijainti ja pakkaus/kotelo.
• Uudelleentyöstöteknikko n täytyy tarkistaa valmistajan datalehti varmistaakseen että komponentin maksimilämpötilaa ei ylitetä.
• Uudelleentyöstöteknikko n täytyy tunnistaa piirilevyn paksuus kerrosmäärä lopullinen kuparipaksuus ja kokoonpanon tiheys määrittääkseen oikean ohjelman sopivaan lämmön levitykseen.
• Sopiva irrotusjuottamis- ja juottamisohjelma on valittava uudelleentyöstöasemalla. Uudelleentyöstöasema tarjoaa standardiohjelmia mutta erikoistapauksissa uudelleentyöstöasemaoperaattori voi myös valita oman mukautetun ohjelman.

Mikä on uudelleentyöstöprosessi PCBA:lle?

Seuraavat vaiheet suoritetaan uudelleentyöstettäessä piirilevykokoonpanoja uudelleentyöstöasemalla:

• Piirilevy asetetaan uudelleentyöstöasemalle ja kiinnitetään uudelleentyöstörunkoon.
• Uudelleentyöstettävä elektroninen komponentti paikannetaan lasersäteellä.
• Lämpötila-anturi asetetaan kortin viereen. Tämä valvoo lämpötilaa irrotusjuottamis- ja juottamisprosessin aikana.
• Kone käy sitten läpi jokaisen uudelleentyöstöohjelman vaiheen. Vaiheet näytetään koneen näytöllä työntekijän seurattavaksi. Jokainen vaihe myös tallennetaan kameralla.
• Irrotusjuottamisvaiheessa kone lämmittää piirilevyä kunnes juote tulee nestemäiseksi.
• Seuraavassa vaiheessa kone poistaa komponentin kortista ja asettaa sen tarjottimelle.
• Nyt työntekijä voi tarkastaa juotostyynyt ja puhdistaa ne tarvittaessa.
• Työntekijä asettaa sitten vaihtokomponen tin tarjottimelle. Uudelleentyöstöaseman kokoonpanopää voi nyt poimia komponentin.
• Käyttäen kamerajärjestelmäänsä kokoonpanopää kohdistaa tarkalleen osan paikallistamista varten piirilevylle. Työntekijä varmistaa oikean sijoittelun ja napaisuuden.
• Seuraavassa vaiheessa kokoonpanopää asettaa komponentin kortille ja juottaa sen piirilevylle.
• Prosessi tallennetaan. Uudelleentyöstötyön dokumentointi voidaan arkistoida ja/tai toimittaa asiakkaalle.

Kuinka paljon juotetta tarvitset uudelleentyöstöön?

BGA:lle juotostyynyt piirilevyillä on puhdistettava erittäin huolellisesti. BGA:t on tehty monista pienistä juotospallo ista ja tämä tarkoittaa että ne eivät yleensä tarvitse ylimääräistä juotetta kokoonpanoon koska juote on sisäänrakennettu niiden suunnitteluun. Jos ylimääräistä juotetta levitetään BGA ei istu tasaisesti piirilevylle tai voi aiheuttaa oikosulun. Kuitenkin jos liian vähän juotetta levitetään pallo ei ehkä juotin mikä johtaa avoimeen piiriin.

Muille elektronisille komponenteille on yleensä niin että jäljelle jäänyt juote edellisestä juottamisyrityksestä riittää uuden komponentin juottamiseen. Lisää juotepastaa flu tai flux-geeliä voidaan levittää tarpeen mukaan.

Mistä tiedät oliko PCBA uudelleentyöstö onnistunut?

Piirilevykokoonpanon uudelleentyöstön jälkeen on vielä joitakin testejä jotka on suoritettava. BGA:ille ja muille elektronisille komponenteille joissa on johtimet pohjassa osat on röntgenkuvattava uudelleentyöstön suorittamisen jälkeen. Tämä johtuu siitä että et voi nähdä ovatko kaikki johtimet oikein juotettu visuaalisella tarkastelulla koska johtimet ovat komponentin alla. Toinen tapa tarkastaa BGA on käyttää sivumikroskoop pia joka mahdollistaa katsomisen pienen raon läpi piirilevyn ja BGA:n välissä. Ensimmäiset kaksi riviä tarkastetaan fokuksenvaihdolla ja polut juotospallojen välissä tarkastetaan läpivalaistuksella (jos valo menee läpi ei ole oikosulkua).

Muut elektroniset komponentit voidaan tarkastaa mikroskooppikontrollilla. Kortit voidaan myös testata toiminnallisuuden suhteen käyttäen standardiprotokollaa. Juotospisteet voidaan puhdistaa tarvittaessa. Uudelleentyöstöprosessi tulisi myös dokumentoida ja toimittaa asiakkaalle tarvittaessa.

Useimmissa tapauksissa oikein uudelleentyöstettyjä kortteja ei voida erottaa ei-uudelleentyöstetyistä korteista ja niillä on sama odotettu käyttöikä kuin ei-uudelleentyöstetyillä korteilla.