PCBA 返修工藝研究與實踐

虎瀟然

（西安鐵路信號有限責任公司，陜西西安，710100）

電路板組件（PCBA）組裝焊接完成后會遇到各種問題，比如裸板損傷、元器件故障、焊接錯誤、焊盤橋連、調試更換等等，這些都需要進行板組的返修。返修是印制板組件PCBA 生產組裝過程中不可或缺的工藝過程，售后產品中也存在返修的情況。返修過程即復雜又重要，需要操作者具備較高水平的操作技能。但往往返修工藝被大多數工廠看成常規工種，這恰恰忽略了返修的工藝流程、工藝方法的管理。

電子技術發展到今天，電子產品更加趨于高性能化、高速化、小型化、便攜化、網絡化、環保的發展趨勢。芯片的集成度也越來越高，尤其是近幾年出現的球柵陣列封裝（BGA）、倒裝晶片組件（FCA）、方形扁平無引腳封裝（QFN）等封裝形式[1]，對電子產品的焊接工藝要求越來越高，相應的給PCBA 返修也來了很大的挑戰。

1 PCBA 返修

1.1 返修

返修是指為使不合格產品滿足預期用途而對其采取的措施，包括市場故障、制造過程缺陷、器件升級更換、故障定位等電子產品進行修復的工藝過程。返修是電子組裝的重要組成內容。

PCBA 在組裝或測試中受損，有必要恢復其功能時，應允許返修。組裝過程中出現更換元器件及與更換相關的連接部分的修復時，應允許返修。返修后應不降低產品質量，所有返修后的焊點應符合電子行業廣泛使用的《IPC-7711/7721B電子組件的返工、修改和維修》中規定，有特殊要求的應符合工廠的技術工藝文件。PCBA 組件允許的返修加熱累計不超過4 次；新器件允許的返修加熱次數不超過5 次；PCBA上拆下的再利用器件允許的返修加熱次數不超過3 次。

PCBA 返修所用工具和常規電子裝聯時使用的焊接工具基本是一樣的，如恒溫電烙鐵，以及返修專用工具，如吸錫器、吸錫槍，必要時添加返修設備，如返修工作站、返修工作臺。返修工作站/臺按照加熱方式又可分為紅外加熱和熱風加熱[2]。

1.2 PCBA 返修工藝流程圖

PCBA 返修工藝流程圖見圖1。

圖1 PCBA 返修工藝流程圖

1.3 PCBA 返修工藝

返修時應首先關注元器件的封裝形式以及引腳類型，不同引腳或封裝形式的元器件其返修方法不同。同時焊盤設計不同、潮濕敏感等級不同、基板類型不同、存儲要求標準不同，相對應的返修工藝也不同。

對于插裝元器件的返修可以使用恒溫電烙鐵、手持式吸錫器。恒溫電烙鐵用于電阻、電容、二極管等簡單元器件的返修，手持式吸錫器可用于不同種類插裝器件，其攜帶方便，便于返修。相對與插裝件，電路板組的SMT 元器件密度很高，當然，只要焊接水平高，用恒溫電烙鐵也能拆焊電阻、電容等兩端元件或二極管、三極管等引腳少的表面組裝技術（SMT）元器件，使用恒溫電烙鐵拆焊翼形引腳的小外形封裝（SO）、（小外形晶體管）SOT封裝、方形偏平式封裝（QFP）集成電路時，應根據芯片大小和引腳數目選擇不同規格的專用烙鐵頭[3]。近年來，隨著電子技術發展趨勢，高精度微型元器件宜使用專門的返修工作站/臺，尤其是BGA 元器件，使用恒溫烙鐵無法拆除，只能選用返修工作站/臺，如圖2。所示。

圖2 某型號返修工作站

元器件拆除前應預熱，PCBA 突然接觸高溫的電烙鐵或返修工作站/臺進行局部加熱，約有340℃左右的溫差變化，若PCBA 暴露空氣中超過72 小時，元器件或印制板會出現“吸濕”現象。若不進行“去濕”處理，可能會出現“爆米花”現象（元器件炸裂或PCB 爆板）[4]。因此，PCBA 返修前應預熱。預熱參考溫度為85℃，時間4～6 小時。

返修的步驟如下：

（1）元器件拆除。對于插裝元器件，首先將PCBA 豎起來固定，給烙鐵頭上錫，一邊用電烙鐵均勻加熱元器件的焊點至焊錫熔化，焊錫熔化后用鑷子或尖嘴鉗從基板插裝面取下元器件；對于貼片件，先涂覆助焊劑，給烙鐵頭上錫，將烙鐵頭對位后熔化所有焊點后提起元器件。

（2）焊盤準備。對于插裝元器件，必須保證拆掉的元器件的焊孔是通的，用吸錫編帶清理焊盤上殘留焊錫使插件孔通透；對于貼片件，在焊盤上涂覆助焊劑后將烙鐵頭對準焊盤熔化殘錫，提起手柄完成返修。

（3）元器件安裝。對于插裝元器件，引腳成形后進行元器件焊接；對于貼片件，焊盤上錫后進行焊接。安裝時注意元器件方向、極性。

焊接完成后檢查焊點，清洗后交檢。

無論是貼片件還是插裝件返修，其關鍵都是合理控制多層印制板、元器件的升溫速率、拆卸溫度、拆卸時間。待元器件全部引腳的焊錫熔化后取出，強行取出會使焊盤受力過度，焊盤易脫落引起印制板。隨著BGA 引腳數增加，引腳間距對于精細引腳在裝配過程中出現的橋連、偏移、漏焊、缺焊等缺陷使用手工焊接很難進行修理，宜使用BGA 返修工作站返修[5]。BGA 返修需要植球，工藝較為特殊，在BGA 拆除后使用吸錫編帶將BGA 的焊盤殘留焊錫吸盡，清洗完成后涂助焊劑進行植球，助焊劑一般使用粘狀助焊劑。BGA 器件的返修工藝有一定的特殊性和特定的技術要求，較為復雜，由于篇幅限制，本文就不作詳細描述。

2 PCBA 返修實踐

西安鐵路信號有限責任公司（以下簡稱公司）某列控產品的印制板組件的MOS 管因質量要求需返修。用防靜電鑷子夾住MOS 管的兩側，將烙鐵上錫后，搭到MOS 管的焊盤上，待焊盤錫熔后，提起MOS 管（注意：烙鐵搭在焊盤上的時間不宜太長，控制在5s 內），見圖3。

圖3 拆除后器件

拆除后，用吸錫編帶蘸取少量助焊劑，除掉MOS 管兩個管腳上的錫，除掉焊盤上遺留的焊錫。之后用防靜電刷或無紡布蘸取酒精，清洗MOS 管管腳和焊盤。焊盤上錫后進行焊接。給焊盤上錫，錫量不宜過多或過少，覆蓋焊盤即可。給MOS 管兩個管腳涂少量助焊劑，將MOS 管管腳垂直浸入錫鍋中，浸入深度至觀察孔即可，停留1s 后垂直取出，見圖4。

圖4 MOS 管搪錫

MOS 管管腳一端搪錫后，待其自然冷卻，再對另一端搪錫，每個管腳搪錫一次即可。將緊固MOS 管的螺釘蘸取少量螺紋膠（樂泰243）后緊固（注意加平墊、彈墊）。將MOS管與焊盤焊接，焊接時需注意焊接順序，依次焊接柵（G）極、漏（D）極，每個焊點焊接時間控制在3s ～5s 內。用防靜電刷或無紡布清洗電路板。

3 結束語

隨著鐵路通信技術的飛速發展和技術手段的不斷更新，使得鐵路信號產品使用環境更加復雜，產品需要滿足的嚴酷度以及可靠性、一致性逐步提高。PCBA 生產組裝作為鐵路信號產品的關鍵工藝過程之一，其重要性、關鍵性不可小覷。盡管隨著電子裝聯技術的不斷發展，PCBA 返修安全系數越來越高，但是，返修的質量風險依然存在。因此，為提高PCBA 返修的質量，應充分重視返修工藝過程，不斷探索返修工藝技術，提高操作者技術水平，優化返修工藝流程，保證返修工具、設備的可靠性。同時，應在設計及生產組裝過程中減少故障，降低PCBA 的返修量，提高鐵路信號產品的可靠性。