Základy opráv súčiastok na doskách plošných spojov

E-booky zdarma	Školení v oblasti pájení	ESD inspekce

V priebehu celého technologického procesu osadzovania dosiek plošných spojov sa môžu objaviť výrobné chyby, ktoré je nutné opraviť – chyby spájkovania, osadenia súčiastok atď. Chyby môžu vzniknúť aj elektrickou závadou danej súčiastky. V oboch prípadoch je nutné závadu odstrániť. S nástupom SMD puzdier pochopiteľne narástla aj rôznorodosť opráv, ale aj ich náročnosť. Dnes sa už v žiadnom prípade nevystačí s bežným spájkovadlom a ručnou odsávačkou. Pre SMT technológie sa odporúča celý komplex zariadení, ktorý zvládne jednotlivé operácie.

Stratégia pri opravách v SMT

Vzhľadom na špecifikáciu technológie povrchovo montovaných súčiastok je potrebné venovať viac pozornosti:

• Rýchlosti zahrievania opravovanej súčiastky.
• Vyrovnanie súčiastky po osadení.
• Zabránenie poškodeniu vývodov súčiastky.

Rovnako ako v celej technológii, aj v tomto prípade, je otázka voľby správneho postupu rozhodujúca pre dosahovanie trvalo dobrých výsledkov a kvality.

Rýchlosť zahrievania

Počas vyberania a výmeny súčiastky je nutné riadiť rýchlosť zahrievania. Zahrievanie presahujúce hodnotu 4 až 5 °C za sekundu zvyšuje pravdepodobnosť poškodenia súčiastky v dôsledku rôznych súčiniteľov tepelnej rozťažnosti materiálov súčiastky. Rýchle zahrievanie tiež podporuje delamináciu dosky plošných spojov - až riadenie zahrievania bráni rýchlemu úniku prchavých látok z rozpúšťadiel taviva, ktoré môže viesť k vzniku guličiek spájky pri zostavovaní spájkovacej pasty.

Vyrovnanie súčiastok

Schopnosť zariadenia opakovane a presne osadzovať SMD v danej tolerancii. Existujú tri skupiny na vyberanie alebo osadzovanie súčiastok:

• Nástroje, ktoré je možné používať iba na vyberanie súčiastky, nie na osadzovanie.
• Nástroje a zariadenia na vyberanie a osadzovanie súčiastok.
• Zariadenia na vyberanie a osadzovanie súčiastok vrátane SMD puzdier s malou roztečou a vývodov.

Poškodenie spájkovacích plôšok a vývodov

K poškodeniu plôšok a vývodov môže dôjsť spravidla v dôsledku neopatrnosti pracovníka používajúceho ručné nástroje pri opravách, prípadne použitím nevhodného nástroja.

Najobvyklejšie závady

Chyby je možné deliť podľa operácií, pri ktorých môžu vzniknúť.

Nástroje na opravy

Pokiaľ ide o „ideálne“ nástroje na opravy dosiek so SMD, neexistujú žiadne všeobecne platné zásady. Výber nástrojov je určovaný puzdrom súčiastky a konfiguráciou dosky s plošnými spojmi.

Zdroje tepelnej energie – metódy ohrevu vývodov a spájkovacích plôšok

Kontaktný zdroj tepla

Známy spôsob bežného spájkovačky so spájkovacím hrotom. Hrot môže byť vhodne upravený.

Riadený prúd horúceho vzduchu

Zariadenie poskytujúce riadený prúd horúceho vzduchu. Princíp je znázornený na obr. 1. Sálavým teplom – infračerveným žiarením. V tomto prípade ide o zariadenie, silné vykurovacie žiariče, ktoré vyžarujú veľmi stabilné sálavé teplo. Princíp zariadenia tohto typu je na obr. 2.

Vybratie a osadenie SMD

Čipové rezistory / kondenzátory sa obvykle odstraňujú a nahrádzajú novými vzhľadom na ich nízku cenu. V tomto prípade je možné použiť postup, kedy sa súčiastka vyberie pomocou kontaktného vykurovacieho zariadenia, tj ručným vyhrievaným kontaktným nástrojom, stará spájka sa odstráni pomocou odpájacieho knôtu a spájkovačky alebo vyhrievaným odpájacím hrotom. Nová súčiastka sa položí späť pomocou vákuovej pipety alebo pinzety a zapája sa bežným spájkovadlom s ostrejším hrotom. Niektorí výrobcovia odporúčajú zapájanie teplovzdušným nástavcom, kde pri pretavení horúcim vzduchom dochádza k pomalšiemu zvyšovaniu teploty ako pri použití spájkovačky.

Na vybratie veľkých puzdier PLCC alebo QFP je možné použiť ako kontaktnú metódu, tak zdroje tepelnej energie. V prvom prípade pre odpájanie obvodu PLCC alebo QFP je potrebné použiť príslušný nadstavec, ktorý zodpovedá rozmerom puzdra obvodu. Vývody obvodu je nutné preliať spájkou a naniesť veľké množstvo spájky na kontaktný nástroj. Vyhriaty kontaktný nástroj sa potom priloží na vývody puzdra, puzdro sa uchopí a zloží. Táto činnosť vyžaduje určitú zručnosť a skúsenosť. Kontaktné vykurovacie zariadenia však môžu pri neopatrnom zaobchádzaní poškodiť vývody prílišným mechanickým namáhaním a môžu mať za následok odtrhnutie spájkovacích plôšok, čo si vyžaduje ďalšiu nepríjemnú opravu.

Pri osadení SMD sa vystačí s bežným spájkovadlom so špeciálnym spájkovacím hrotom v tvare noža za súčasného pridávania trubičkovej spájky. Požadovaným výsledkom je vyvzlínaná spájka. V tomto prípade nie je nutné použitie taviva, pretože spájkovacia trubička tavivo už obsahuje. Druhou menej prácnou možnosťou je vývody položeného obvodu potrieť tavivom, ktoré uľahčí a skvalitní výsledný spoj. Je potrebné väčšie množstvo taviva, aby sa uľahčilo vzlínanie roztavenej spájky. Medzi plôšky a vývody puzdra sa položí trubičková spájka a hrotom v tvare noža sa pohybom naprieč spájkujú vývody. Spájka už sama na vývody vyvzlína.

Odpájanie a zapájanie pomocou konvekčného zdroja teplého vzduchu (riadený prúd horúceho vzduchu). Podľa typu puzdra obvodu je volený druh trysky. Vzduch je ostrý iba na vývody. Osadenie SMD je možné vykonať aj spájkovacím hrotom – tzv. minivlnou, tento hrot má tvar jamky. Obvod sa položí na spájkovacie plôšky, nanesie tavivo, minivlnu naplníme spájkou a pohybom naprieč sa spájkujú jednotlivé vývody. S veľkým úspechom je možné tento hrot použiť pre QFP, pre vývody PLCC je treba viac zručnosti.

LCCC (bezvývodový keramický nosič čipu) je puzdro, na ktorého vybratie je potrebný nútený prúd vzduchu, pretože tu nie sú vývody, ktoré by viedli teplo. Keramické puzdro je citlivé na rýchly ohrev. Po vybratí súčiastky je nutné zo spájkovacích plôšok odstrániť spájku pomocou knôtu alebo spájkovacieho nástroja (odsávačky), naniesť novú pastu dávkovačom a horúcim vzduchom pretaviť.

Oprava puzdier BGA je podstatne ťažšia ako oprava bežne používaných puzdier (QFP, PLCC). Základnou požiadavkou pri vyberaní BGA je prostredie s riadenou teplotou a konvenčný zdroj tepla. Teplovzdušný nástroj musí byť vybavený riadeným termočlánkom s uzavretou slučkou umožňujúcou pracovníkovi nastaviť teplotu vzduchu, procesnými hodinami umožňujúcimi opakovateľnosť, vákuovou pipetou a zaostrenými konvekčnými preťahovacími tryskami, ktoré zodpovedajú rozmerom puzdier.

Vybratie súčiastky BGA sa vykonáva rovnakým spôsobom ako pri QFP a PLCC. Po vybratí súčiastky je nutné pripraviť miesto pre novú súčiastku, tj odstrániť zvyšky spájky a taviva. Na spodnú stranu BGA sa nanesie spájkovacia pasta – sú dva spôsoby. Prvá je, že sa súčiastka obráti, vloží do prípravku a pomocou šablóny nanesie stierkou spájkovacia pasta. Druhý spôsob – pasta sa nanesie na DPS tzv. mikrošablónou, ktorá umožňuje nanesenie pasty iba na lokálne spájkované miesto. Najťažšou časťou výmeny BGA je vyrovnanie súčiastky. Je nutné použiť vizuálne osadzovacie systémy, ktoré by boli schopné vidieť súčasne spájkovacie miesto DPS a spodok BGA, umožňovať nastavovanie osi X, Y a theta, umiestniť vyrovnané BGA na pole plôšok.

Pre pretavenie BGA je absolútnou nevyhnutnosťou riadenia teploty. Je potrebné vychádzať z údajov odporúčaných výrobcom BGA pre stanovenie požadovaných parametrov pretavenia pri vykonávaní opráv. Ideálnym spôsobom je riadenie celého pretavovacieho procesu počítačom podľa presnej pretavovacej krivky.

Posledným krokom je kontrola zapájania. V súčasnej dobe je možnosťou buď röntgen alebo špeciálne vyvinuté optické systémy (napr. Flexia), ktoré tzv vidia pod BGA.

Ďalšou možnosťou pre opravy je opravárenské pracovisko pracujúce na princípe IR ohrevu (sálavé teplo) bez vplyvu na súčiastky, na ktorom je možné pomocou vhodných doplnkov vykonať opravy náročných aplikácií. Zostava obsahuje programovateľný spodný a horný predohrev a chladiaci ventilátor. Celý proces je možné riadiť PC. Na zostave je možné vykonávať aj reballing BGA. Vhodné pre náročné technológie a pre jednoduchú a ľahkú výmenu IO. Zariadenia s IR ohrevom sa s úspechom používajú pri opravách mobilných telefónov, herných konzol a PC.

Odporúčané metódy zapájania a odpájania

Kategórie produktov

	Rework stanice
	Teplovzdušné stanice
	Infra stanice
	Odpájacie stanice
	Spájkovacie stanice