SMT贴片加工返修基本过程

 SMT贴片返修主要的九种过程
(1)取下元器件。成功的返修首先是将故障位置上的元器件取走。将焊点加热至熔点,然后小心地将元器件从板上拿下。加热控制是返修的一个关键因素,焊料必须完全熔化,以免在取走元器件时损伤焊盘。与此同时,还要防止PCB加热过度而造成PCB扭曲。
(2)线路板和元器件加热。先进的返修系统采用计算机控制加热过程,使之与焊膏制造厂商给出的规格参数尽量接近,并且应采用顶部和底部组合加热方式(女日图8-42所示)。底部加热用以升高PCB的温度,而顶部加热则用来加热元器件,元器件加热时有部分热量会从返修位置传导流走。而底部加热则可以补偿这部分热量而减少元器件在上部所需的总热量,另外,使用大面积底部加热器可以消除因局部加热过度而引起的PCB扭曲。
(3)加热曲线。加热曲线应精心设置,先预热,然后使焊点回焊。好的加热曲线能提供足够但不过量的预热时间,以激活助焊剂,时间太短或温度太低则不能做到这一点。正确的再流焊温度和高于此温度的停留时间非常重要,温度太低或时间太短会造成浸润不够或焊点开路。温度太高或时间太长会产生短路或形成金属互化物。设计最佳加热曲线最常用的方法是将一根热电偶放在返修位置焊点处,先推测设定一个最佳温度值、温升率和加热时间,然后开始试验,并把测得的数据记录下来,将结果与所希望的曲线相比较,根据比较情况进行调整。这种试验和调整过程可以重复多次,直至获得理想的效果。
(4)取元器件。一旦加热曲线设定好,就可准备取走元器件,返修系统应保证这部分工艺尽可能简单并具有重复性。加热喷嘴对准好元器件以后即可进行加热,一般先从底部开始,然后将喷嘴和元器件吸管分别降到PCB和元器件上方,开始顶部加热。加热结束时许多返修工具的元器件吸管中会产生真空,吸管升起将元器件从板上提起。在焊料完全熔化以前吸起元器件会损伤板上的焊盘,"零作用力吸起"技术能保证在焊料液化前不会取走元器件。
(5)预处理。在将新元器件换到返修位置前,该位置需要先做预处理。预处理包括两个步骤:除去残留的焊料和添加助焊剂或焊膏。
①除去焊料。除去残留焊料可用手工或自动方法,手工方式的工具包括烙铁和铜吸锡线,不过手工工具用起来很困难,对于小尺寸CSP和倒装芯片焊盘还很容易受到损伤。
自动化焊料去除工具可以非常安全地用于高精度板的处理(图8-43),有些清除器是自动化非接触系统,使用热气使残留焊料液化,再用真空将熔化的焊料吸入一个可更换过滤器中。清除系统的自动工作台一排一排依次扫过线路板,将所有焊盘阵列中的残留焊料除掉。对PCB和清除器加热要进行控制,提供均匀的处理过程以避免PCB过热。
②助焊剂、焊膏。在大批量生产中,一般用元器件浸一下助焊剂,而在返修工艺中则是用刷子将助焊剂直接刷在PCB上。 CSP和倒装芯片的返修很少使用焊膏,只要稍稍使用一些助焊剂就足够了。BGA返修场合,焊膏涂敷的方法可采用模板或可编程分配器。许多BGA返修系统都提供一个小型模板装置来涂敷焊膏,该方法可用多种对准技术,包括元件对准光学系统。
在PCB上使用模板是非常困难的,并且不太可靠。为了在相邻的元器件中间放人模板,模板尽寸必须很小,除了用于涂敷焊膏的小孔就几乎没有空间了,由于空间小,因此很难涂敷焊膏并取得均匀的效果。设备制造商们建议多对焊盘进行检查,并根据需要重复这一过程。有一种工艺可以替代模板涂敷焊膏,即用元器件印刷台直接将焊膏涂在元器件上,这样不会受到旁边相邻元器件的影响,该装置还可在涂敷焊膏后用作元器件容器,在标准工序中自动拾取元器件。焊膏也可以直接点到每个焊盘上,方法是使用PCB高度自动检测技术和一个旋转焊膏挤压泵,精确地提供完全一致的悍膏点。
(6)元器件更换。取走元器件并对PCB进行预处理后,就可以将新的元器件装到PCB上去了。制定的加热曲线应仔细考虑以避免PCB扭曲并获得理想再流焊效果,利用自动温度曲线制定软件进行温度设置可作为一种首选的技术。
(7)元器件对位。新元器件和PCB必须正确对准,对于小尺寸焊盘和细间距CSP及倒装芯片器件而言,返修系统的放置能力必须要能满足很高的要求。放置能力由两个因素决定:精度(偏差)和准确度(重复性)。一个系统可能重复性很好,但精度不够,只有充分理解这两个因素才能了解系统的工作原理。重复性是指在同一位置放置元件的一致性,然而一致性很好不一定表示放在所需的位置上;偏差是放置位置测得的平均偏移值,一个高精度的系统只有很小或者根本没有放置偏差,但这并不意味放置的重复性很好。返修系统必须同时具有很好的重复性和很高的精度,以将器件放置到正确的位置。对放置性能进行试验时必须重视实际的返修过程,包括从元器件容器或托盘中拾取元器件、对准以及放置元器件。
(8)元器件放置。返修工艺选定后,PCB放在工作台上,元器件放在容器中,然后用PCB定位以使焊盘对准元器件上的引脚或焊球。定位完成后元器件自动放到PCB上,放置力反馈和可编程力量控制技术可以确保正确放置,不会对精密元器件造成损伤。
(9)其它工艺注意事项。小质量元器件在对流加热过程中可能会被吹动而不能对准,一些返修系统用吸管将元器件按在位置上防止它移动,这种方法在定位元器件时需要有一定的热膨胀余量。元器件对准时不能存在表面张力,该方法很容易把BGA类元器件放得太靠近PCB(短路)或者太离开(开路)。防止元器件在再流焊时移动的一个好方法是减小对流加热的气流量,一些返修系统可以编程设置流量,按工艺流程要求降低气流量。最后喷嘴自动降低开始进行加热。自动加热曲线保证了最佳加热工艺,系统放置性能则确保元件对位准确。放置能力和自动化工艺结合在一起可以提供一个完整且一致性好的返修工艺。