31 Особенности выполнения ремонтных работ: демонтаж и монтаж компонентов. Техника ручной пайки

Для демонтажа и повторного монтажа электронных компонентов используются паяльные станции, оснащенные различными паяльниками определенной мощности, служащие термопинцетами, термоотсосами, термоэкстракторами и термофенами с различными сменными насадками-инструментами под конкретные формы и размеры компонентов. Технические характеристики и особенности эксплуатации таких паяльных станций различных зарубежных фирм подробно рассмотрены в главе 5. При этом подчеркивалось, что в настоящее время для проведения ремонтных работ, путем демонтажа и повторного монтажа компонентов, имеется большое количество оборудования ведущих зарубежных фирм. Например PACE (США), ERCA (Германия), Weller (Германия) и др.

Следует отметить, что в условиях промышленного производства электронной аппаратуры, в основном, используются профессиональные паяльные станции фирмы PACE, а для ремонта мобильных телефонов, компьютерной техники и др. бытовой аппаратуры, в сервисных центрах, чаще используется оборудование фирмы ERCA.

Демонтаж электронных компонентов и повторный их монтаж, с использованием паяльных станций, являются прецизионной работой, требующей знания приемов, технологических особенностей и аккуратного выполнения.

Проведение демонтажа, как и повторного монтажа, требует контроля ряда параметров, связанных с назначением и сроком службы демонтируемого компонента, его характеристиками, применяемым припоем, материалом печатной платы, компоновкой печатного узла. Основные из них:

- температурный диапазон воздействия на компонент. Температура при демонтаже не должна разрушать металлизированные дорожки на плате, демонтируемый и ближайшие компоненты;

- максимальная скорость нагрева паяного соединения. Чем быстрее нагреваются паяные соединения, тем меньше тепла будет распределяться по плате и по корпусу компонента;

- максимальная теплопередача от инструмента;

- «локальность» нагрева, т.е. направленность теплового потока на паяные соединения;

- возможность регенерации контактных площадок и их покрытий;

- возможность подготовки контактных площадок для повторного монтажа компонента;

- производительность;

- универсальность способа и инструмента (при использовании для повторного монтажа), возможность быстрой замены инструмента при переходе на другой типоразмер.

Применение того или иного паяльника (рис. 5-18)??? с насадками зависит от формы компонента и конфигурации выводов его корпуса (расположение выводов с двух или четырех сторон, в виде «крыла чайки» или j-образные).

Наконечник паяльника при демонтаже должен контактировать со всеми выводами и удерживать его в таком положении необходимо до расплавления всех паяных соединений. Съем микросхемы с платы осуществляется путем подъема паяльника перпендикулярно поверхности платы (микросхема должна сниматься за счет сил поверхностного натяжения припоя).

Следует учесть, что демонтаж компонента в основном выполняется оператором без контроля времени воздействия нагретого инструмента, поэтому очень важно соблюдение технологических требований, так как при нагреве и снятии одного компонента возможно повреждение близ расположенного и элементов печатной платы. После выпайки компонента на контактных площадках платы остается отработанный флюс и остатки припоя различного объема. Задачей реставрации контактных площадок является очистка от флюса и снятие излишков припоя с целью получения одинаковых доз и высоты выступов или полного снятия с помощью паяльника с вакуумным отсосом. Перед повторной пайкой компонента необходимо определить, каким способом это будет осуществляться: с нанесением паяльной пасты, с приплавлением дозированных припойных заготовок или паяльником с наконечником «мини волна», который обеспечивает квазиоптимальный режим пайки с минимальным временем воздействия высокой температуры на выводы компонентов и контактные площадки плат. Эти наконечники имеют на жале элепсоидальную полость, служащую резервуаром для расплавленного припоя и обеспечивающую необходимую силу его поверхностного натяжения. Для повторной пайки компонента, например, микросхемы в корпусе QFP или PLCC с помощью паяльника с наконечником «мини волна» необходимо выполнить несколько операций. После установки микросхемы на плату, она предварительно фиксируется путем припайки паяльником с коническим игольчатым наконечником с двух диагонально противоположенных ее выводов. Затем весь ряд выводов микросхемы покрывают жидким флюсом, не требующим отмывки, и медленно, без нажатия, перемещают наконечник «мини волна» перпендикулярно выводам микросхемы. При этом каждый вывод забирает из объема припоя ровно столько, сколько требуется для его смачивания с формированием идеальных галтелей, без образования перемычек между выводами.

Паяльные наконечники «лини волны» большого диаметра удобно использовать для равномерного обслуживания контактных площадок под пайку новой микросхемы. Равномерность обслуживания достигается за счет того, что в элепсоидальную полость наконечника втягиваются на контактной площадке силами поверхностного натяжения.

Еще одним примером применения наконечника «мини волна» является удаление припойных перемычек и капель припоя, расположенных между выводами микросхемы или контактными площадками на плате. Для этого к предварительно флюсованной перемычке или капле припоя прикасаются наконечником «мини волна» малого диаметра (с очищенной полостью) и, коротким движением от корпуса микросхемы вдоль вывода, снимают припойную перемычку или каплю припоя, втягиваемую в углубление рабочей части наконечника силами поверхностного натяжения.

Полностью антистатическая паяльно-ремонтная станция ERSA IR550Aplus - это функционально мощный и относительно недорогой инструмент, позволяющий производить пайку и выпаивание всех разновидностей микросхем BGA на уровне передовых стандартов. Наличие встроенного микропроцессорного блока для контактной пайки с возможностью подключения пяти инструментов (паяльников разной мощности MicroTool/TechTool/PowerTool, термопинцета ChipTool и термоотсоса X-Tool) превращает IR550Aplus в универсальный центр. Плавное перемещение подпружиненной рамки с платой из зоны установки компонентов PL550A в зону нагрева IR550Aplus осуществляется на подшипниках по направляющим полозьям.

Главные преимущества:

• равномерность локального инфракрасного нагрева (в отличие от термовоздушного), что наиболее критично для BGA, особенно при бессвинцовой пайке, которая выполняется на более высоких температурах

• уникально точная отработка термопрофиля программируемой системой IR550Aplus благодаря контуру обратной связи по температуре

• возможность визуального мониторинга процесса пайки (что недостижимо для термовоздушных систем, где микросхема во время пайки накрыта соплом)

• универсальность и самодостаточность (не требуется внешнего компрессора и множества дорогостоящих сопел, как в термовоздушных системах)

• возможность работы со сложнопрофильными компонентами (экранами, разъемами и т.п.), в том числе пластмассовыми

Техника ручной пайки

Рекомендуемые материалы:

• Многоканальные трубчатые припои фирмы Multicore Solders

• Многоканальные трубчатые припои фирмы Multicore Solders на протяжении многих лет являются лидером на российском рынке. Даже название фирмы Multicore Solders (Многоканальные Припои), основанной в 1939 году говорит о многом. Одним из основных преимуществ трубчатых припоев Multicore Solders является большое количество каналов флюса (до 5) в прутке припоя. Увеличенное количество каналов флюса обеспечивает равномерное распределение флюса без пропусков по длине прутка, что предотвращает возможность пайки «всухую» - без флюса, как в случае с одноканальными припоями.

• Для пайки компонентов поверхностного монтажа рекомендуется применять трубчатые припои диаметром в пределах 0,46 - 1,0 мм.

Флюс

• В большинстве трубчатых припоев Multicore Solders применяются флюсы на основе химически очищенной канифоли. Такие флюсы обладают малым количеством остатков по сравнению с обычной канифолью и более высокой активностью. Удаление остатков флюсов Х39, Crystal 400 и Crystal 502 после пайки является необязательным, так как остатки флюса обладают устойчивостью к воздействию повышенной влажности и температуры в процессе эксплуатации. Остатки данных флюсов после пайки без отмывки выдерживают испытания на поверхностное сопротивление изоляции по стандартам Bellcore TR-NWT-000078 выпуск 3 (Декабрь 1991 г.) и IPC протоколы 1, 2 и 3 классов.

Весь процесс пайки должен занимать от 0,5 до 2,0 секунд на одно паяное соединение в зависимости от массы, температуры и конфигурации жала паяльника, а также паяемости поверхностей. Избыточное время или температура могут:

• Во-первых, истощать флюс до смачивания припоя, что может привести к увеличению количества остатков,

• Во-вторых, увеличивают хрупкость паяного соединения.