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返工及去除残留焊料
  2021-07-06      379

为了适当地完成返工——移除和更换PCB上的元件,在拆焊和移除元件后,需要正确地去除残留焊料。此步骤很重要,原因如下:

1. 元件,尤其是小型封装或超细间距元件,需要与焊盘表面共面,以使更换元件适当对齐。

2. 残留焊料可能已经有较厚的金属间化合物层,可能导致焊点过早失效。

有几种方法可用于去除残留焊料,包括但不限于真空抽吸、焊料编织带(芯)和芯吸片。每种方法都有各自的优点和缺点。

《IPC-7711 PCB返工方法》第4.1.3节(图1)概述了焊接编织带方法:

•在该方法中,焊料编织带是一种铜网,放置在涂有助焊剂的PCB焊盘上。一些编织带预涂有助焊剂,可加强芯吸作用。

•选择的编织带尺寸应略小于焊盘尺寸。建议确保所使用的助焊剂在去除焊料过程中处于活化状态。

•确保烙铁头温度与被去除焊料合金的回流温度一致。将烙铁头垂直于焊盘上下移动,使焊接编织带位于烙铁头和焊盘之间。

•当焊料芯吸到编织带中时,将编织带从焊盘上移除,使编织带的非焊料填充部分可用于焊盘的其余部分。

•不要擦洗多引线元件或面阵列元件的焊盘,因为焊盘可能会浮起或损坏。此操作取决于操作员的技能,因此需要对操作员进行技能培训,以免损坏PCB。

•焊料芯吸法需要的设备投资最少,但它确实需要操作员具备中级焊接技能。

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图1:对BGA进行再植球之前,用于去除残余焊料的焊芯。

除了焊料芯吸方法之外,真空抽吸是从焊盘位置去除焊料的另一种方法。这种真空吸取法可以通过手动弹簧泵、手动工具来完成,可作为BGA/无引线器件返工系统的组成部分或作为独立的可编程工具(图2)。

不建议使用手动泵,因为焊点在几个加热和冷却循环中,烙铁头缺少连续吸力。在使用其他电动真空拆焊工具的情况下,烙铁头中心的孔被用作真空,以去除达到回流状态的焊料。建议将烙铁头直径与焊盘宽度匹配,因为大于焊盘尺寸的烙铁头可能会烧坏PCB层压板。将助焊剂涂抹到该焊盘位置后,将加热的烙铁头轻轻地放在焊盘上,直到感觉到焊料进入回流状态。不要对焊盘施加压力,否则会损坏焊盘。

集成的可编程焊料去除工具通常有一个传感器,可使烙铁头与PCB的距离保持固定的高度。无论是手动装置还是自动系统的组成一部分,都需要清除含有残留焊料的贮存器。与焊料编织带方法相比,焊料抽吸方法,无论使用何种类型的系统,都是快速的,只需要较少的技能和经验。

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图2:可编程焊料去除工具。

PCB返工中,去除焊料最少采用的技术是铜试片法。该方法使用浸有助焊剂的铜片一次即可去除所有残留焊料。将铜片放在BGA返修系统喷嘴上加热,然后缓慢地放在PCB表面。当它进入BGA或CSP焊盘附近时,焊料会芯吸到铜片上。这种方法的优点之一是去除速度快。但被PCB潜在的共面性问题(可能会损坏PCB层压板或导致其效果不佳)、专用工具——一次性铜片的成本,以及能够编程或阻止铜片落到PCB上的需要所抵消。

无论是采用焊炓芯吸方法、焊料真空抽吸工具还是芯吸铜片,从可靠性和贴装元件质量的角度来看,在贴装更换元件之前从焊盘上去除焊料都是非常关键的。返工技术的采用取决于工具功能的种类、返工设备的复杂程度以及操作员的经验。选择适当的方法进行PCB返工时,需要考虑周期时间和可能损害PCB层压板的潜在风险因素。

Bob Wettermann任BEST Inc.公司的负责人,该公司是位于芝加哥的合同返工和维修工厂。

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