PCBA返修工藝研究與實踐

嚴小芳

[摘? ? 要]隨科學技術的不斷發展，電子產品的應用越來越廣泛，PCBA元器件作為電子元件的支撐體，在電子行業中占據了絕對的統治地位，但在組裝焊接的過程中，經常會因某種原因出現電子缺陷或器件接觸不良等現象，因此返修工作在售后的過程中就顯得彌足重要，對PCBA返修工藝進行研究并制定合理的返修實踐方案，才能提高電子器件的合格率和管理質量，增加客戶的信任度，促進電子產業的迅速發展。

[關鍵詞]PCBA返修;工藝研究;返修實踐

[中圖分類號]TN41 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）11–0–03

Research and Practice of PCBA Rework Process

Yan Xiao-fang

[Abstract]With the continuous development of science and technology， the application of electronic products has become more and more extensive. PCBA components， as the support of electronic components， occupy an absolute dominant position in the electronic industry. However， in the process of assembly and welding， there are often There are electronic defects or poor device contact for some reason， so the repair work is very important in the after-sales process. Research on the PCBA repair process and formulate a reasonable repair practice plan can improve the qualification rate and management of electronic devices Quality， increase customer trust， and promote the rapid development of the electronics industry.

[Keywords]PCBA rework; process research; rework practice

信息化社會的發展使電子產品面向數字化、信息化、微型化、高密度化方向發展，受集成電路產業的影響，PCBA行業保持著良好的發展趨勢，但電子行業競爭激烈，這就要求生產供應商在生產的過程中實現電氣元件的生產規模化，建立合理的返修流程，提高生產工藝和返修工的維修技能與責任心來實現返修工藝的標準化管理，接受電子器件競爭帶來的巨大挑戰，從而提高PCBA的性能和使用價值，降低生產成本，提高生產效益。

1 PCBA的生產工藝及應用

1.1 PCBA含義

PCBA是指印刷電路空板經過SMT上件或者經過DIP整個制程。PCBA的加工是機械設備集成化程度比較高的電子加工行業。越來越成熟的加工機械設備，使用和制造工藝的改良使PCBA成品的合格率和效率不斷提高。

1.2 PCBA加工設備常見的類型

（1）印刷機位于PCBA加工生產線的前端，主要是PCBA電路板印刷焊膏或貼片膠。以PCBA加工后續流程中的元件貼裝做準備。

（2）點膠機主要在PCBA器件所需位置涂覆焊膏或貼片膠，可以縮短生產周期，適用于小批量的產品生產。

（3）貼片機是PCBA工藝中技術含量最高、最復雜、最精密的設備。PCBA加工貼裝能力和生產能力，主要取決于貼片機的速度和精密度等參數。

（4）回流焊機是通過提供穩定可控的加熱環境，然后通過PCB電路板上的焊料使貼裝元件與焊盤可靠的結合。

（5）檢測設備主要是對貼裝好的PCBA元器件進行質量檢測的裝備。配置的設備有放大鏡、顯微鏡、自動光學檢測儀、在線檢測儀等。

（6）返修設備主要是指對檢測出現故障或缺陷的不良PCBA成品進行加工返修處理。常用的返修工具為烙鐵、BGA返修臺等。

（7）清洗設備是指將加工好的PCBA成品中對人體有害的殘渣去除，以提高產品的使用安全性。

1.3 PCBA的作用

PCBA是所有電子產品組件中最為重要的組成成分，相當于人體的神經系統。一般消費類電子產品的使用壽命、運行速度、可靠性和穩定性，都與PCBA有著最直接的關系，所以PCBA的質量決定了電子產品的整體質量。

1.4 PCBA的測試手段

PCBA的測試是根據不同的產品，不同客戶的要求所采用測試手段，主要測試手段可分為ICT測試，是對元器件焊接情況，線路的通斷情況進行檢測的。FCT測試是對PCBA板的輸入、輸出參數進行檢測，看是否符合要求;同時PCBA的測試還包括老化測試和振動測試。它的生產是一環緊扣一環，任何環節出現問題都會對整個電子產品的質量造成很大的影響，一旦出現質量問題，就要進行產品返修。

1.5 PCBA的加工模式及風險

目前隨著電子加工行業的夸大，PCBA代工代料模式越來越得到電子產品研發公司的重視，它是現代化工業生產中比較流行的電子加工模式，符合電子加工的發展趨勢，但同時存在一定的風險，其具體內容包括以下幾個方面。

（1）難以確認物料的真實性。一些代加工廠可能會為了降低生產成本而采用劣質物料，產品需求商可通過讓廠家提供原廠原產證明來確認物料的質量。

（2）采購周期不穩定。時有客戶所需器件比較稀缺或者元件需求量大，代加工廠家無庫存，影響正常的生產周期。

（3）維修困難。在PCBA代料加工過程中，會因某種因素導致產品質量發生問題，需要進行批量返修，這就對代加工廠的維修技術提出來了更高的要求。這種生產方式適合現如今的電子發展趨勢。

2 PCBA的返修工藝研究

2.1 PCBA的返修工藝目的

返修出現問題的成品進行，在產品生產制造的過程中由于某種原因，如技術操作不當、材料使用有誤、焊接缺陷或者元器件損壞等造成的產品缺陷，再交由顧客后被返廠要求整改提高產品性能和質量的工藝。PCBA的返修點主要是：

①對生產過程中出現的漏貼的元器件進行補焊。②在流焊等生產工藝中所產生的開路、橋接、虛焊和不良觸點焊接缺陷等，借助必要的返修工具，如返修臺、高倍顯微鏡等對缺陷部位進行補焊修理或者去除焊點缺陷，以獲得合格的元器件。③對于位置貼偏差或者損壞的器件進行更貼或更換。④對單板或者整機進行檢測有問題則需要整機進行返廠修理。

2.2 返修的流程

PCBA的返修過程包含3個主要方面：元器件的拆除、焊盤的整理及元器件的安裝。

（1）對PCBA板和元器件進行預熱。以快速、可控的方式均勻的加熱焊點，使焊點同時融化，在焊點重新凝固之前，迅速拆除元器件。

（2）對檢查好的元器件進行焊接安裝，在焊接的過程中不可大面積直接焊接，以免發生失誤導致整個元件拆卸影響使用。在焊接時，可先固定好一個點，再去焊接另一個點，固定好后再進行大幅度的補焊，最后進行檢查并清理，以保證外觀的美觀性。

（3）元器件拆除后使用錫編帶，將焊盤上的殘留物質清理干凈，并檢查孔壁和焊盤是否損傷，根據需要插入新的元器件或清理焊盤，不同的元器件焊盤間距不一樣，根據各型號的元器件進行焊盤間距的規整，以保證產品的焊接性、穩定性和熱能傳遞。不同類型器件的封裝尺寸與距離關系見表1。

2.3 返修的方式

在返修焊接的過程中要求5s的時間內完成良好的焊接點，因此焊接的方式很重要，返修過程SMT的返修PCBA有如下方式。

①恒溫烙鐵，即手工烙鐵進行返修。手工烙鐵的焊接需要在使用前鍍上一層焊錫后方可正常使用，烙鐵使用一段時間后，刃面及周圍會產生氧化層，這樣就會產生“吃錫”困難的現象，此時可以搓去氧化層，重新鍍上焊錫。這種方式對施工條件有一定的限制，需要恒溫進行。

②通過返修工作臺進行熱風焊接。它是一種局部回流焊接設備，指通過合適的焊接頭僅對PCBA元器件上的某個元器件進行加熱拆除，在進行熱風焊接時，盡量讓周圍的元器件減少受熱，可以用罩子或高溫膠紙把周圍的其他元器件保護起來。在元器件拆除后，如要繼續使用或進行失效分析時，要先進行烘烤。

2.4 PCBA返修的重點工藝探究

PCBA返修工藝主要用真空法或預熱法來清除元器件的焊點，PBCA的成功返修取決于兩個關鍵的工藝：再流前適當預熱PCB板;再流之后迅速冷卻焊點。

（1）適當的預熱。PCB不能長時間在高溫狀態下，容易造成焊盤和引線翹曲、基板脫層、變色等。這些潛在的問題會加速器PBC的衰減速度。因此，在返修工藝中無論是對流再流焊或是波峰焊，都要進行預熱或保溫處理，預設溫度一般為140～160 ℃。操作之前進行預熱可以有助于活化焊劑，去除帶焊金屬表面的氧化物和表面膜，降低了基板及其元器件熱沖擊的危險性。預熱PCB期間的方法有烘箱、熱板和熱風槽。其中最有效地方法是采用熱風槽預熱，可以不用考慮PCB組件的底部結構，能在短時間內使整個組件加熱均勻。

（2）PCB組件中焊點的冷卻。PCB組件在流之后會使液體含量中的富余的鉛液降低焊點的強度。快速的冷卻能阻止鉛的析出，使晶體的結構更緊焊點也更牢固。快速的冷卻焊點還會減少PCB組件再流時由于意外移動或振動而產生的一系列質量問題。

3 PCBA的返修實踐

以PCBA通孔器件返修工藝為例，整個返修流程無非是采用小錫爐或其他加熱工具將待修器件移除，再安裝新器件并焊接好。從返修的可控性、高效性來分析我們要根據客戶的要求和實際返修過程中遇到的問題來做好返修的設備、方案管理。

（1）預熱處理。為防止直接加熱對PCBA基板造成的熱沖擊力，減少PCBA的變形以便在最短時間內完成對器件的返修，綜合考慮要對PCBA元件提前進行預熱處理。

（2）浸錫。無鉛焊盤在加熱到錫的熔點后，焊盤的溶解速度和溫度、時間成正比。因此，在使用PTH返修設備操作時為保證將焊盤溶解面積在小范圍內，要求在溫度不變的情況下對無鉛焊盤的浸錫時間進行合理的分析，盡量減與錫的接觸時間。

（3）溫度控制是返修臺在返修過程中非常重要的環節，根據PCBA的基本返修流程的溫度參數進行設置，如無鉛焊錫返修時，錫溫應該設定在265±10 ℃以內。

（4）PHT通孔返修工藝的標準化進行管控，設置好相關返修參數并保存，根據客戶的要求，對大型服務器主板進行返修前的調試，在返修的過程中還要注意溫度的變化，溫度變化分為預熱區、焊接區兩個部分，其中焊接區包括拆、裝、焊3個部分，總的浸錫時間控制在30 s以內。

最終結果證明采用數據庫的VT-128（見圖1）型PHT通孔器件返修設備工序簡單，效率快，基板加熱次數少完全可滿足客戶的返修需要。

4 返修過程中應注意的事項

返修過程中質量是關鍵，PCBA的返修加工要對質量有所保障才能生產出讓顧客滿意的產品，提升產業的經濟效益。因此，在返修的過程中需要注意以下幾點。

（1）對有缺陷的焊點進行返修時，次數是有限的，不超過三次。如果次數過多很可能會對焊接部位造成損傷，如銅片觸點脫落等。

（2）從材料上來說，返修中拆卸下來的元器件是不能再次應用在電路板上的。但在返修的過程中，如果因為帶料不足或是其他原因，需要再次使用這個元器件的時候，需要對其進行檢測，保證其各方面符合要求方可使用。

（3）每個PCBA貼片焊盤只能進行一次返修，操作過多的解焊、重熔會導致化金屬間化合物的生成，從而致使焊點變脆，焊接強度下降，甚至產生隱患。同時返修的過程中不要損害焊盤。

（4）在返修的過程中要保證電路板元件面要平，根據生產過程中的工藝參數按照正確的焊接曲線進行操作。

（5）表面安裝及混合安裝電路板在組裝焊接后的工序和扭曲度要小于0.75 %。

5 結束語

PCBA的產品質量是電子產品的性能和可靠性的基礎，雖然PCBA電子器件的返修工藝不可避免，但我們可以提升元器件的返修工藝，在生產或者返修的過程中我們嘗試研究匹配的新型技術在配合生產線來提升電子元件的性能和產品質量，提高客戶的滿意度，同時在生產的過程中，做好檢查和準備工作，提升生產技術，減少返修的次數，降低生產成本，推進產業的發展。

參考文獻

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