PCB返修的化学原理

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1、PCB返修的化学原理大多数表面组装制造和制程工程师的首要目标是提高初检组件的合格率。因此，工程师当然把主要精力集中在最初的制造制程上，而很少顾及返修制程。但现在的PCB组装，由于焊点、零配件和材料都较多，因此增加了出现故障的可能。即使最好的制造设备，高密度PCB的返修也在所难免。返修可能是最难于依据工业常识、标准和总体一致性来下定义的制程。在返修中，可以找出很多现场故障。为确保高质量的返修，必须考虑下面的基本问题：金属焊接点的连续性和强度印制板和零配件的热容差表面绝缘电阻和腐蚀返修后续制程，如在线测试(ICT)、清洗和封装返修的基本情况充分了解缺陷形成的原因，不仅有

2、助于防止缺陷的发生，还可为确定最佳的返修方法以及随后的修复等问题提供指导。例如，开路通常是由于焊膏不足而造成的，因此应检查印刷制程，并在返修中适量增加焊料。对于细间距器件，由于对印刷、贴装、共面性的要求很高，因此引脚焊接的返修很常见。不良的焊膏印刷、不正确的组件贴装、焊膏冷塌落(coldslump)与热塌落(hotslump)、回流不充分等，都会引起缺陷，如开路、桥接、球形引脚、虚焊(coldjoint)或不良润湿。修复这些缺陷最常见和最有效的方法是施加助焊剂并沿引线拖动烙铁。如果需要，可用焊条或带助焊剂芯的焊丝补充焊料。由于焊膏、印刷、贴装或回流焊的问题，分立器件

3、上可能会出现过多的焊珠或焊球。形成焊珠和焊球的两个最常见的原因是快速排气和热塌落。可用带齿的小工具刮掉这些焊球，不过，这要视助焊剂特性、焊珠/焊球大小及发生的范围而定。贴装错误或部件上润湿程度的差异，可能会使分立组件漏贴、错贴或贴偏。对于有引脚的器件，返修人员常常使用助焊剂、焊丝和烙铁修复或增补分立组件。如果出现电气故障或封装毁坏的情况，就必须替换组件。对于大多数器件，可采用烙铁拆除；但对于数组器件，如PBGA，情况就复杂了。在数组器件中，一般的缺陷，如开路、桥接和焊球都可能会发生。此外，要特别注意孔洞。鉴于数组器件的特性，需要用局部、热风或红外回流焊设备来拆除它们

4、。大多数返修需要藉由印刷或点涂焊膏来补充焊膏。基本的返修方法基本的返修方法包括：烙铁、聚焦IR和热风。热风和聚焦IR通常由底板和炉膛组成，底板的功用是将热量辐射至印制板上，而炉膛的功用是在零配件的上方形成局部加热。对于大多数局部回流焊设备，采用特高温度的热压缩空气或氮气。所有的加热方法，均应避免过度加热或对不同热膨胀系数(CTE)的不良补偿，以防止焊盘翘起、零配件损坏、内部金属形成及烧焦。相反，如果助焊剂加热不充分，就会对制程过程造成损害，形成虚焊点。补充焊料的方法包括点涂或印刷焊膏、施加助焊剂、采用实心焊丝(solid-corewire)或预制焊片(preform

5、)。多数情况下，不需要补充焊膏。例如，在桥接的情况下，只需重新分配现有焊膏即可，而不用补充焊膏。注意：开始印刷时所使用的焊膏，可能并不适用于返修。可使用不同、却相互兼容的焊膏。一些制造商使用低熔点合金来避免过热。如果返修时所用的合金无害，助焊剂受热充分(能够被活化)，而且留下的残留物不会造成破坏(免清洗)，这也不失为一种好方法。即使在同一个车间、同一道工序内，助焊剂发配方法也大不相同。常见的方法有涂刷、喷射瓶(squirtbottle)、喷雾(spray)、感测笔(feltpen)等。另外，助焊剂类型也不同，有活性助焊剂和低活性氮气波峰助焊剂。因此，返修过程中混合了

6、多种化学物质。随返修材料和方法的不同，免清洗、水洗或皂化/溶剂漂洗等制造制程可能会产生有害的化学反应。金属焊接点返修方法是确保获得稳固的金属焊接点的关键。根据最初组装后留下的残留物数量和修复类型，可以确定修复方法。要尽可能减少组件中所使用的变量数目。例如，如果在初始的SMT制程中使用中/高残留物???、免清洗或RMA焊膏，那么在修复桥接、虚焊或球形引脚等缺陷时，便不再需要补充助焊剂。残留物所具有的助焊能力，通常足以形成焊点。因而，烙铁只要稍微碰一下焊点，即可完成返修工作。如果有足够的热量熔化焊料并活化助焊剂，就能形成可靠的焊点。过量的热会形成大量的锡铜金属间化合物，

7、使焊点脆化。使用烙铁时，这种问题很常见。作业者为了提高效率，常常把烙铁温度调至最高。返修工程师在报告中指出，烙铁的实际温度通常比所需或建议的温度高50℃至100℃。除了形成金属间化合物，还会降低助焊剂的活性，或导致焊盘翘起、助焊剂烧焦以及零配件/印制板损坏。回流不充分的情况在采用烙铁的作业中不常见，但却是局部热风回流焊系统的一个问题。加热不足除了会使焊接不充分，还会产生热应力和腐蚀性残留物。一般不必使用氮气，因为助焊剂外罩已将系统包围起来，而且大多数返修都没有粉末存在。但在补充焊膏时，氮气可提供较好的润湿性和接合性(coalescence)。返修时使用的合金与最