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當今SMT產品日趨復雜,電子元件越來越小,布線越來越細,新型元器件發展迅速,繼bga之后,CSP和FC也進入實用階段,從而使SMA的質量檢測技術越來越復雜。在SMA復雜程度提高的同時,電子科學技術的發展,特別是計算機、光學、圖像處理技術的飛躍發展也為開發和適應SMA檢測的需要提供了技術基礎,在SMT生產中正越來越多地引入各種自動測試方法:元件測試、PCB光板測試、自動光學測試、X光測試、SMA在線測試、非向量測試以及功能測試等。究竟采用什么方法(或幾種方法合用),則應取決于產品的性能、種類和數量。并不是所有的SMA均需要高級的測試儀器去評估,經常使用的結果形成了這樣的次序:連接性測試一在線測試一功能測試。在許多情況下,對元件及PCB光板特別是印刷焊膏后的測試,即加強SMT生產的源頭監管,會使故障率大大降低。本章主要介紹有關焊接質量的評估,包括各種元器件焊點質量要求與焊點缺陷的種種表現,最后對SMT生產中經常出現的焊接缺陷進行分析,并提出相關的解決方法。
一、連接性測試
人工目測檢驗(加輔助放大鏡)
在數字化的電路中,被焊接產品能正常工作的基本要求是互連圖形完整無缺;元件不錯焊、不漏焊;焊接點無虛焊、無橋連。
在SMT大生產中,人們慣用肉眼或者輔助放大鏡、顯微鏡檢測,基本上能滿足對除bga和CSP等以外元件焊點的觀察。較為理想的是無陰影放大鏡與大中心距顯微鏡。
檢查中,還可以借助金屬針或竹制牙簽,以適合的力量和速度劃過 QFP的引腳,依靠手感及目測來綜合判斷,特別是對IC引腳是否有虛焊或橋連的檢查,有著良好的效果。借助放大鏡和顯微鏡的人工目測檢驗方法具有靈活性,也是最基本的檢測手段。IPC-A-610B焊點驗收標準,基本上也是目測為主?,F結合IPC-A-610B標準,對焊點/PC外觀質量評述如下。
優良的焊點外觀
優良的焊點外觀通常應能滿足下列要求:
(1)潤濕程度良好;
(2)焊料在焊點表面鋪展均勻連續,并且越接近焊點邊緣焊料層越薄,接觸角一般應小于30 0,對于焊盤邊緣較小的焊點,應見到凹狀的彎月面,被焊金屬表面不允許有焊料的阻擋層及其他污染物,如阻礙層、字符圖、欄框等;
(3)焊點處的焊料層要適中,避免過多或過少;
(4)焊點位置必須準確,元件的端頭/引腳應處于焊盤的中心位置,寬度及長度方向不應出現超越現象;
(5)焊點表面應連續和圓滑,對于再流焊形成的焊點應有光亮的外觀。
原則上,上述要求可應用于一切焊點,不管它用什么方法焊接而成,也不論它處于PCB的哪個位置上,都應使人感覺到它們均勻、流暢、飽滿,如圖所示。
二、缺陷分類
焊接缺陷可以分為主要缺陷、次要缺陷和表面缺陷。凡使SMA功能失效的缺陷稱為主要缺陷;次要缺陷是指焊點之間潤濕尚好,不會引起SMA功能喪失,但有影響產品壽命的可能的缺陷;表面缺陷是指不影響產品的功能和壽命。
通常主要缺陷必須進行修理,次要缺陷和表面缺陷是否需要修理,由缺陷的程度及產品的用途未決定。通常電子產品可以分成三大類:消費類設備,如 TV和 VCD;專用設備,如測量儀器和通訊;極高可靠性設備,如宇宙飛行器和心臟起搏器。
不同的生產部門對次要缺陷及表面缺陷,可結合IPC-A-610B標準以及自己產品的性質來決定是否修理,對于表面缺陷在要求某種特定外觀時或尚未對它準確認定之前,也應給予修理。
常見的主要缺陷
(1)橋連/橋接
焊料在不需要的金屬部件之間產生的連接,會造成短路現象。各種元件焊點均會發生此缺陷,出現時必須修理,如圖所示。
(2)立碑
立碑又稱之為吊橋(Drawbridging)、曼哈頓和墓碑,是SMT生產中常見的缺陷,主要出現在重量很輕的片式阻容元件上,如圖所示。
(3)錯位
元件位置移動出現開路狀態,各種元器件引腳均會發生。
(4)焊膏未熔化
SMA通過再流爐焊接后,元器件引腳上出現焊膏未熔化現象,各種元件均會發生。
(5)吸料/芯吸現象
焊料不是在元件引腳根潤濕,而是通過引腳上升到引腳與元件本體的結合處,似油燈中的油上升到燈芯上端,常見于QFP和SOIC。
2.常見的次要缺陷
焊盤浸潤效果尚可,不會使SMA功能喪失,但會影響其壽命。生產檢驗中根據焊接質量制定了1、2、3級標準,不同等級的焊接質量決定了產品的等級。
對片式元件,優良的焊點應該外表平滑、光亮和連續,并且逐漸減薄直至邊緣,鋒頭處底層不外露,也不出現尖銳的突起。元件位置不偏離,元件無裂縫、缺口和損傷,端口電極無浸析現象。有關詳細的技術標準可參考其他資料。
三、PCB的質量檢查
優良狀態是PCB在焊接后仍應保持完好狀態,阻焊膜經過焊接和清洗工藝以后不出現脫落、裂痕和起泡,色彩不應發黃(高溫引起),PCB基板不應出現分層、起泡和銀條分離,PCB基板的彎曲度,插裝組件板不應超過1. 5%,貼裝組件板不應超過0. 75%(或不影響第二次貼片、焊接、測試與整機裝配)。
主要缺陷:
A、阻焊膜
可接受 —— 1級要求:
阻焊膜一空洞和起泡:焊接和清洗以后,阻焊膜沒有氣泡、劃痕、空洞或皺褶。阻焊膜在焊接過程中,起到了防止焊料短路的作用,焊接完成以后,阻焊膜可能產生氣泡和局部剝落,只要剝落區域不對其他組裝過程造成妨礙,即可以接受。
不合格一2,3級要求:
阻焊膜開裂,起泡以致暴露出底層金屬;阻焊膜的氣泡、刮痕和空洞形成了相鄰情況線條的橋連通道;組件在經過拉力測試之后,阻焊膜中的氣泡、刮痕和空洞,使阻焊膜產生卷片現象;焊接過程中的助焊劑、油脂或清洗劑滲入到阻焊膜下面。
不合格 —— 1,2,3級要求:
脫落的阻焊膜影響到組裝件的外觀和功能。氣泡產生的部位構成焊料橋連的通道。
可接受 —— 1,2,3級要求:
阻焊膜的起泡、劃痕和空洞,沒有構成相鄰線路和導體表面的橋連通道,阻焊膜局部脫落的部位,也不形成具有潛在危害的情況,可判為合格(1,2,3級)。
B、層壓板
在一般情況下,分層和起泡缺陷是材料及工藝方面的原因造成的。對于發生在功能性區域和非功能性區域之間的起泡和分層,只要是非導電性的,若其他性能都符合要求,則可以接受,如圖7.4所示。分層影響到金屬化孔(如圖7.5所示)時,A發生起泡和分層的部位局限在通孔或導分層一基材的層間或基材與導電箔間電線條中間地帶50%以內,可接受1, 2級(降級)。A發生起泡和分層的部位局限在通孔或導電線條中間地帶的25%以內,可接受3級要求。
發生起泡和分層的部位擴大到能把金屬化孔或者板下面的導條連通起來,則1,2,3級均為不合格。
C、顯布紋
顯布紋是基材表面的一種現象,即基板表面亞顯出玻璃布的編織花紋,此時玻璃布的纖維應沒有斷裂,并完全被樹脂覆蓋。顯布紋現象對于1,2,3級要求都可接受。
D、露織物
即基材表面露出末被樹脂完全覆蓋的沒有斷裂的玻璃布纖維。
優選1,3級要求:
沒有露織物。
可接受 —— 1,2級要求:露織物和導體的絕緣距離大于規定的最小電氣間距。
不合格 —— 1,2級要求:露織物和導體的絕緣距離大于規定的最小電氣間距。
不合格 —— 3級要求:出現露織物現象。雖有露織物現象,但與導體的絕緣距離大于規定的最小電氣間距,可視為符合1,2級要求。
E、暈圈和邊緣分層
暈圈和邊緣分層是指PCB機械加工,如沖孔等引起的機械外傷而出現發白,一般離邊距離或孔邊不超過2.5mm時,仍可視為合格(通常有此缺陷已作為不合格處理)。1,2,3級要求。超出2.5mm,則不符合。
F、弓曲和扭曲
弓曲和扭曲是指SMA焊接后的變形,通常1,2,3級要求插裝組件板不超過1. 5%,貼裝組件板不超過0.75%,同時不影響貼片、焊接和測試的操作要求。通常應能維修處理,但對于薄板會有一定難度。
四、SMT生產中常見的質量缺陷及解決辦法
A、立碑現象的產生與解決辦法
再流焊中,片式元件經常出現立起的現象,稱之為立碑,又稱之為吊橋、曼哈頓現象,如圖7.6所示。同樣一種焊接缺陷,出現這么多的名稱,可見這種缺陷經常發生并受到人們重視。
立碑現象發生的根本原因是元件兩邊的潤濕力不平衡,因而元件兩端的力矩也不平衡,從而導致立碑現象的發生,如圖所示。若見M1>M2,元件將向左側立起;若M1<M2,元件將向右側立起。
下列情形均會導致元件兩邊的潤濕力不平衡。
1.焊盤設計與布局不合理
如果元件的兩邊焊盤之一與地相連接或有一側焊盤面積過大,則會因熱熔量不均勻而引起潤濕力不平衡。PCB表面各處的溫度差過大以致元件焊盤吸熱不均勻以及大型器件QFP,bga和散熱器周圍小型片式元件出現溫度不均勻,均會導致潤濕力不平衡。
解決辦法是改善焊盤設計與布局。
2.錫膏與錫膏印刷
錫膏的活性不高或元件的可焊性差,錫膏熔化后,表面張力不一樣,同樣會引起焊盤潤濕力不均勻(如圖7.8所示)。兩焊盤的錫膏印刷量不均勻,多的一邊會因錫膏吸熱量增多,熔化時間滯后,也會導致時間滯后,也會導致潤濕力不均勻。
解決辦法是選用活性較高的錫膏,改善錫膏印刷參數,特別是模板的窗口尺寸。
3.貼片
Z軸方向受力不均勻,會導致元件浸入到錫膏中的深淺不一,熔化時會因時間差而導致兩邊的潤濕力不均勻。元件貼片移位會直接導致立碑。
解決方法是調節貼片機參數。
4.爐溫曲線
PCB工作曲線不正確,原因是板面上溫差過大,如爐體過短和溫區太少所致。
解決辦法是根據每種產品調節溫度曲線。
良好的工作曲線應該是:錫膏充分熔化;對PCB/元器件熱應力最??;各種焊接缺陷最低或無。
通常最少應測量三個點(如圖7.10所示):
(A)焊點溫度205~220℃;
(B)PCB表面溫度最大< 240℃;
(C)元件表面溫度<230℃。
5.N2再流焊中的氧濃度
采用N2保護再流焊,會增加焊料的潤濕力,但越來越多的報導說明,在氧含量過低的情況下發生立碑的現象反而增多。通常認為氧含量控制在100 x 10-6左右最為適宜。
B、再流焊中錫珠生成原因與解決辦法
錫珠是再流焊常見的缺陷之一,其原因是多方面的,不僅影響到外觀而且會引起橋接。錫珠可分為兩類,一類出現在片式元器件一側,常為一個獨立的大球狀.如圖7.11所示;另一類出現在IC引腳四周,呈分散的小珠狀,如圖7.12所示。
現將原因分析如下:
1、溫度曲線不正確
再流焊曲線可以分為四個區段,分別是預熱、保溫、再流和冷卻。預熱、保溫的目的是為了使PCB表面的溫度在60~90s內升到150℃,并保持約90s,這不僅可以降低PCB及元件的熱沖擊,更主要是可以確保錫膏的溶劑能部分揮發,不至于在再流焊時,由于溫度迅速升高時因溶劑太多引起飛濺,以致錫膏沖出焊盤而形成錫珠。因此通常應注意升溫速率,并采取適中的預熱,并有一個很好的平臺使溶劑大部分揮發,從而抑制錫珠的生成。
2、焊膏的質量
錫膏中金屬含量通常在(90士0.5)%,金屬含量過低會導致焊劑成分過多,而過多的焊劑會因預熱階段不易揮發而引起飛珠。
錫膏中水蒸氣兒氧含量增加的原因有:由于焊膏通常是冷藏,當從冰箱中取出,且沒有足夠的升溫時間時,會導致水蒸氣的進入;焊膏瓶的蓋子,每次使用后應蓋緊,若沒有及時蓋嚴,也會導致水蒸氣的進入。
放在模板上印制的錫膏在完工后,剩余的部分,應另行處理,若再放回原來瓶中,會引起瓶中錫膏變質,也會產生錫珠。
3、印刷與貼片
錫膏在印刷工藝中,由于模板與焊盤對中偏移,若偏移過大則會導致錫膏浸流到焊盤外,加熱后容易出現錫珠。
因此應仔細調整模板的裝夾,不應有松動現象,此外印刷工作環境不好也會導致錫珠的生成,理想環境的溫度為25士3℃,相對濕度50%~ 65%。
貼片過程中Z軸的壓力是引起錫珠的一項重要原因,往往不被人們所注意,部分貼片機由于Z軸頭是依據元件的厚度來定位,故會引起元件貼到PCB上一瞬間將錫膏擠壓到熄盤外的現象,這部分錫膏明顯會引起錫珠。這種情況下產生的錫珠尺寸稍大,通常只要重新調節Z軸高度,就能防止錫珠的產生。
4、模板的厚度與開口尺寸
模板厚度與開口尺寸過大,會導致錫膏用量增大,也會引起錫膏漫流到焊盤外,特別是用化學腐蝕方法制造的模板。
解決辦法是選用適當厚度的模板和開口尺寸的設計,一般模板開口面積為焊盤尺寸的90%,建議使用圖示的模板開口形狀。
C、焊接后印制板阻焊膜起泡的原因與解決方法
印制板組件在焊接后(包括再流焊和波峰焊),會在個別焊點周圍出現淺綠色的小泡,嚴重時還會出現指甲蓋大小的泡狀物,不僅影響外觀質量,嚴重時還會影響性能,是焊接工藝中經常出現的問題之一。
阻焊膜起泡的根本原因,在于阻焊膜與PCB基材之間存在氣體入水蒸氣。微量的氣體/水蒸氣會夾帶到不同時工藝過程,當遇到高溫時,氣體膨脹,導致阻焊膜與PCB基材的分層。焊接時,焊盤溫度相對較高,放氣泡首先出現在焊盤周圍。
PCB在加工過程經常需要清洗,干燥后再做下道工序,如腐刻后,應干燥后再貼阻焊膜,此時若干燥溫度不夠,就會夾帶水汽進入下道工序。PCB加工前存放環境不好,濕度過高,焊接時又沒有及時干燥處理;在波峰焊工藝中,經常使用含水的助焊劑,若PCB預熱溫度不夠,助焊劑中的水汽會沿通孔的孔壁進入到 PCB基材的內部,焊盤周圍首先進入水汽,遇到焊接高溫后這些情況都會產生氣泡。
解決辦法是:
(l)應嚴格控制各個環節,購進的PCB應檢驗后入庫,通常標準情況下,不應出現起泡現象;
(2)PCB應存放在通風干燥環境下,存放期不超過6個月;
(3)PCB在焊接前應放在烘箱中預烘105℃/4h~ 6h;
(4)波峰焊中預熱溫度應嚴格控制,進入波峰焊前應達到100℃~120℃,使用含水助焊劑時,其預熱溫度應達到110℃~125℃,確保水汽能揮發完。
D、印制板組件焊接后PCB基板上起泡的原因與解決辦法
SMA焊接后出現指甲大小的泡狀物,主要原因也是PCB基材內部夾帶了水汽,特別是多層板,它是由多層環氧樹脂半固化片預成型再熱壓后而成,若環氧樹脂半固化片存放期過短,樹脂含量不夠,預烘干去除水汽去除不干凈,熱壓成型時很容易夾帶水汽,或因半固片本身含膠量不夠,層與層之間的結合力不夠,都是起泡的內在原因。此外,PCB購進后,因存放期過長,存放環境潮濕,貼片生產前沒有及時預烘,受潮的PCB貼片后也易出現起泡現象。
解決辦法是:PCB購進后應驗收后方能入庫;PCB貼片前應預烘105℃/4h。
E、芯吸現象
芯吸現象又稱抽芯現象是常見焊接缺陷之一,多見于汽相再流焊中。芯吸現象是焊料脫離焊盤沿引腳上行到引腳與芯片本體之間,會形成嚴重的虛焊現象。產生的原因通常認為是元件引腳的導熱率大,升溫迅速,以致焊料優先潤濕引腳,焊料與引腳之間的潤濕力遠大于焊料與焊盤之間的潤濕力,引腳的上翹更會加劇芯吸現象的發生。在紅外再流焊中,PCB基材與焊料中的有機助焊劑是紅外線的優良吸收介質,而引腳和能部分反射紅外線,相比而言,焊料優先熔化,它與焊盤的潤濕力大于它與弓腳之間的潤濕力,故焊料不會沿引腳上升,發生芯吸現象的概率就小得多。
解決辦法是:在汽相再流焊時應首先將SMA充分預熱后再放入汽相爐中;應認真檢查和保證PCB板焊盤的可焊性,可焊性不好的PCB不應用于生產;元件的共面性不可忽視,對共面性不良的器件不應用于生產。
F、片式元器件開裂
在SMC生產中,片式元件的開裂常見于多層片式電容器(MLCC),其原因主要是熱應力與機械應力所致。
(1)對于MLCC類電容來講,其結構上存在著很大的脆弱性,通常MLCC是由多層陶瓷電容疊加而成,強度低,極不耐受熱與機械力的沖擊。特別是在波峰焊中尤為明顯。
(2)貼片過程中,貼片機Z軸的吸放高度,特別是一些不具備Z軸軟著陸功能的貼片機,吸放高度由片式元件的厚度而不是由壓力傳感器來決定,故元件厚度的公差會造成開裂。
(3)PCB的曲翹應力,特別是焊接后,曲翹應力容易造成元件的開裂。
(4)一些拼板的PCB在分割時,會損壞元件。
預防辦法是:認真調節焊接工藝曲線,特別是預熱區溫度不能過低;貼片時應認真調節貼片機Z軸的吸放高度;應注意拼板的割刀形狀;PCB的曲翹度,特別是焊接后的曲翹度,應有針對性的校正,如是PCB板材質量問題,需另重點考慮。
G、焊點不光亮/殘留物多
對焊點的光亮度有不同的理解,多數人歡迎焊點光亮,但也有人認為光亮反而不利于目測檢查,故有的錫膏使用消光劑。通常錫膏中氧含量多時會出現焊點不光亮現象,有時焊接溫度不到位(峰值溫度不到)也會出現不光亮。
SMA出爐后,未能強制風冷也會出現不光亮和殘留物多的現象,此外若錫膏中金屬含量低,介質不容易揮發,顏色深,也會突出殘留物過多的現象。
H、PCB扭曲
PCB扭曲問題是SMT大生產中經常出現的問題,它會對裝配及測試帶來相當大的影響,因此在生產中應盡量避免這個問題的出現,PCB扭曲的原因有如下幾種:
(1) PCB本身原材料選用不當,如PCB的Tg低,特別是紙基PCB,其加工溫度過高,會使PCB變彎曲。
(2)PCB設計不合理,元件分布不均會造成PCB熱應力過大,外形較大的連接器和插座也會影響PCB的膨脹和收縮,乃至出現永久性的扭曲。
(3)雙面PCB,若一面的銅箔保留過大(如地線),而另一面銅箔過少,會造成兩面收縮不均勻而出現變形。
(4)夾具使用不當或夾具距離太小,例如,波峰焊中指爪夾持太緊,PCB會因焊接溫度膨脹,導致PCB變形。
(5)再流焊中溫度過高也會造成PCB的扭曲。
針對上述原因,其解決辦法如下:在價格和空間容許的情況下,選用Tg高的PCB或增加PCB的厚度,以取得最佳長寬比;合理設計PCB,雙面的鋼箔面積應均衡,在沒有電路的地方布滿銅層,并以網絡形式出現,以增加 PCB的剛度;在貼片前對PCB預烘,其條件是105℃/4h;調整夾具或夾持距離,保證PCB受熱膨脹的空間;焊接工藝溫度盡可能調低;已經出現輕度扭曲時,可以放在定位夾具中,升溫復位,以釋放應力,一般會取得滿意的效果。
I、橋連
橋連也是SMT生產中常見的缺陷之一,它會引起元件之間的短路,遇到橋連必須返修。橋連發生的過程如圖所示。
引起橋連的原因有四種。
(1)錫膏質量問題
錫膏中金屬含量偏高,特別是印刷時間過久后,易出現金屬含量增高;焊膏部度低,預熱后漫流到焊盤外;焊膏塌落度差,預熱后漫流到焊盤外,均會導致IC引腳橋連。
解決辦法是調整錫膏。
(2)印刷系統
印刷機重復精度差,對位不齊,錫膏印刷到銀條外,這種情況多見于細間距QFP生產;鋼板對位不好和PCB對位不好以及鋼板窗口尺寸/厚度設計不對與PCB焊盤設計Sn/Pb合金鍍層不均勻,導致的錫膏量偏多,均會造成橋連。
解決方法是調整印刷機,改善PCB焊盤涂覆層。
(3)貼放
貼放壓力過大,錫膏受壓后漫流是生產中多見的原因,應調整Z軸高度。若有貼片精度不夠,元件出現移位及IC引腳變形,則應針對原因改進?!?br />
(4)預熱
升溫速度過快,錫膏中溶劑來不及揮發。
J、IC引腳焊接后開路/虛焊
IC引腳焊接后出現部分引腳虛焊,是常見的焊接缺陷,產生的原因很多,主要原因,一是共面性差,特別是FQFP器件,由于保管不當,造成引腳變形,有時不易被發現(部分貼片機沒有檢查共面性的功能)。
因此應注意器件的保管,不要隨便拿取元件或打開包裝。二是引腳可焊性不好。IC存放時間長,引腳發黃,可焊性不好也會引起虛焊,生產中應檢查元器件的可焊性,特別注意IC存放期不應過長(制造日期起一年內),保管時應不受高溫、高濕,不隨便打開包裝袋。三是錫膏質量差,金屬含量低,可焊性差,通常用于FQFP器件的焊接用錫膏,金屬含量應不低于90%。四是預熱溫度過高,易引起IC引腳氧化,使可焊性變差。五是模板窗口尺寸小,以致錫膏量不夠。通常在模板制造后,應仔細檢查模板窗口尺寸,不應太大也不應太小,并且注意與PCB焊盤尺寸相配套。
總之,引腳虛焊是生產中經常遇到的問題,應小心對待。
K、其他常見焊接缺陷
(l)差的潤濕性,表現在PCB焊盤吃錫不好或元件引腳吃錫不好。
產生的原因:元件引腳/PCB焊盤已氧化/污染;過高的再流焊溫度;錫膏的質量差。這些均會導致潤濕性差,嚴重時會出現虛焊。
(2)錫量很少,表現在焊點不飽滿,IC引腳根彎月面小。
產生原因:印刷模板窗口??;燈芯現象(溫度曲線差);錫膏金屬含量低。這些均會導致錫量小,焊點強度不夠。
(3)引腳受損,表現在器件引腳共面性不好或彎曲,直接影響焊接質量。
產生原因:運輸月便放時碰壞。為此應小心地保管元器件,特別是FQFP。
(4)污染物覆蓋了焊盤,生產中時有發生。
產生原因:來自現場的紙片;來自卷帶的異物;人手觸摸PCB焊盤或元器件;字符圖位置不對。因而生產時應注意生產現場的清潔,工藝應規范。
(5)錫膏量不足,生產中經常發生的現象。
產生原因:第一塊PCB印刷/機器停止后的印??;印刷工藝參數改變;鋼板窗口堵塞;錫膏品質變壞。上述原因之一,均會引起錫膏量不足,應針對性解決問題。
(6)錫膏呈角狀,生產中經常發生,且不易發現,嚴重時會連焊。
產生原因:印刷機的抬網速度過快;模板孔壁不光滑,易使錫膏呈元寶狀。
五、SMA的維修
在SMT生產中,特別是在新產品開發中,經常會在SMA焊接后器件出現移位、橋接和虛焊等各種問題,需要對QFP,bga一類器件進行維修?,F將有關維修工作中的注意事項介紹如下。
A、維修設備
1.維修站
做好維修工作首先應擁有性能優良的維修設備,即人們常說的“維修工作站”。傳統的維修工作站,通常采用熱風來拆裝QFP之類的器件,它具有加熱穩定、拆卸方便的優點。但它必須針對每一種器件的大小來配有專用的熱嘴。由于器件的品種繁多,故熱嘴的數量也就繁多,有時會因一種新型尺寸的器件而找不到與之相匹配的熱嘴,以致不能馬上拆卸器件。
下面以一種新型維修站為例,該維修站的熱嘴是可以自動調節運動軌跡的玻璃嘴,既可以按方形軌跡運行,也可以按長方形軌跡運行,換言之,它可以拆御尺寸大小不同,形狀各異的器件,玻璃嘴中可以噴出不同溫度的熱風,并可以精確控制時間。
若要實現對bga一類器件的修理,還需對工作站配制攝像對中系統。
2.小型點膠機
為了對拆卸后的器件再重新焊接,則應配制一臺手動點錫膏機,它可以通過人的控制將錫膏人慶分配在焊盤上。
對于經常維修的器件,如bga,只要焊點尺寸規格一致,則可以做一個小型專用焊膏的漏板。
3.防靜電烙鐵
現在市場上有各種防靜電格鐵,特別是有自動恒溫的烙鐵,這些都是不可缺少的工具。使用烙鐵的關鍵是選擇不同的功率及不同幾何尺寸的烙鐵頭,與所需維修的產品配套,如圖7.18,7.19和7.20所示。還有其他相關工具,如放大鏡、燈、吸錫線和吸錫槍等。
B、維修過程
(1)拆卸有質量問題的IC器件
在維修站選擇適合的溫度和時間,就能方便地拆除舊器件。工作時應注意加熱均勻,待焊料全部熔化后就可以方便地移動舊器件,千萬不能強行拉動器件,以防損壞PCB導電條。
(2)清理焊盤上的多余焊料,通常應用專用的小工具,如鏟形烙鐵、吸錫槍和吸錫線等,小心、緩慢地清除多余的焊料。
(3)局部涂布錫膏
這是關鍵的一道工序,特別是對于bga的焊點來說,通常應仔細對待。其方法,一是用手動點膠機,點涂錫膏;二是使用專用微型網板。
(4)吸放新的器件
對于bga通常應通過維修站的光學系統來實現。
利用光學裂像原理,使元件管腳的影像與電路板上焊盤的影像重疊,若沒有對中光學系統,通常也可以通過PCB上元件的邊框線實現bga的對中,但要求邊框線很準確。由于bga的焊點間距為1.27mm,且bga在焊接過程中受焊盤上焊料熔化后的表面張力影響,有自對中功能,通常都能準確對中。
(5)重新局部加熱
當 bga放置后,仍可以采用維修站進行局部加熱,無論是對于 bga,還是 QFP,均有一個滿意的效果。在實際生產中,很多工廠采用人工烙鐵焊的方法,在局部焊過程中,應特別注意防靜電;烙鐵的功率與烙鐵頭的大??;焊錫絲的活性要好。
在焊接過程中,應首先將QFP的定位做好,即先在QFP對角上焊兩點,然后再“拖焊”,并且可以采用該方法直接對QFP進行局部焊接。通常一個熟練的工人每天可以焊接幾百塊QFP器件。
總之,在生產中應盡可能不修理或少修理,在修理過程中,盡可能采用熱風對器件引腳加熱,以免烙鐵頭直接與焊點接觸,防止銀條及引腳損壞。