PCBA返修工艺研究与实践

摘要：随科学技术的不断发展，电子产品的应用越来越广泛，PCBA元器件作为电子元件的支撑体，在电子行业中占据了绝对的统治地位，但在组装焊接的过程中，经常会因某种原因出现电子缺陷或器件接触不良等现象，因此返修工作在售后的过程中就显得弥足重要，对PCBA返修工艺进行研究并制定合理的返修实践方案，才能提高电子器件的合格率和管理质量，增加客户的信任度，促进电子产业的迅速发展。

关键词:PCBA返修;工艺研究;返修实践

信息化社会的发展使电子产品面向数字化、信息化、微型化、高密度化方向发展，受集成电路产业的影响，PCBA行业保持着良好的发展趋势，但电子行业竞争激烈，这就要求生产供应商在生产的过程中实现电气元件的生产规模化，建立合理的返修流程，提高生产工艺和返修工的维修技能与责任心来实现返修工藝的标准化管理，接受电子器件竞争带来的巨大挑战，从而提高PCBA的性能和使用价值，降低生产成本，提高生产效益。

1 PCBA的生产工艺及应用

1.1 PCBA含义

PCBA是指印刷电路空板经过SMT上件或者经过DIP整个制程。PCBA的加工是机械设备集成化程度比较高的电子加工行业。越来越成熟的加工机械设备，使用和制造工艺的改良使PCBA成品的合格率和效率不断提高。

1.2 PCBA加工设备常见的类型

（1）印刷机位于PCBA加工生产线的前端，主要是PCBA电路板印刷焊膏或贴片胶。以PCBA加工后续流程中的元件贴装做准备。

（2）点胶机主要在PCBA器件所需位置涂覆焊膏或贴片胶，可以缩短生产周期，适用于小批量的产品生产。

（3）贴片机是PCBA工艺中技术含量最高、最复杂、最精密的设备。PCBA加工贴装能力和生产能力，主要取决于贴片机的速度和精密度等参数。

（4）回流焊机是通过提供稳定可控的加热环境，然后通过PCB电路板上的焊料使贴装元件与焊盘可靠的结合。

（5）检测设备主要是对贴装好的PCBA元器件进行质量检测的装备。配置的设备有放大镜、显微镜、自动光学检测仪、在线检测仪等。

（6）返修设备主要是指对检测出现故障或缺陷的不良PCBA成品进行加工返修处理。常用的返修工具为烙铁、BGA返修台等。

（7）清洗设备是指将加工好的PCBA成品中对人体有害的残渣去除，以提高产品的使用安全性。

1.3 PCBA的作用

PCBA是所有电子产品组件中最为重要的组成成分，相当于人体的神经系统。一般消费类电子产品的使用寿命、运行速度、可靠性和稳定性，都与PCBA有着最直接的关系，所以PCBA的质量决定了电子产品的整体质量。

1.4 PCBA的测试手段

PCBA的测试是根据不同的产品，不同客户的要求所采用测试手段，主要测试手段可分为ICT测试，是对元器件焊接情况，线路的通断情况进行检测的。FCT测试是对PCBA板的输入、输出参数进行检测，看是否符合要求;同时PCBA的测试还包括老化测试和振动测试。它的生产是一环紧扣一环，任何环节出现问题都会对整个电子产品的质量造成很大的影响，一旦出现质量问题，就要进行产品返修。

目前随着电子加工行业的夸大，PCBA代工代料模式越来越得到电子产品研发公司的重视，它是现代化工业生产中比较流行的电子加工模式，符合电子加工的发展趋势，但同时存在一定的风险，其具体内容包括以下几个方面。

（1）难以确认物料的真实性。一些代加工厂可能会为了降低生产成本而采用劣质物料，产品需求商可通过让厂家提供原厂原产证明来确认物料的质量。

（2）采购周期不稳定。时有客户所需器件比较稀缺或者元件需求量大，代加工厂家无库存，影响正常的生产周期。

（3）维修困难。在PCBA代料加工过程中，会因某种因素导致产品质量发生问题，需要进行批量返修，这就对代加工厂的维修技术提出来了更高的要求。这种生产方式适合现如今的电子发展趋势。

2.1 PCBA的返修工艺目的

返修出现问题的成品进行，在产品生产制造的过程中由于某种原因，如技术操作不当、材料使用有误、焊接缺陷或者元器件损坏等造成的产品缺陷，再交由顾客后被返厂要求整改提高产品性能和质量的工艺。PCBA的返修点主要是：

对生产过程中出现的漏贴的元器件进行补焊。在流焊等生产工艺中所产生的开路、桥接、虚焊和不良触点焊接缺陷等，借助必要的返修工具，如返修台、高倍显微镜等对缺陷部位进行补焊修理或者去除焊点缺陷，以获得合格的元器件。对于位置贴偏差或者损坏的器件进行更贴或更换。对单板或者整机进行检测有问题则需要整机进行返厂修理。

2.2 返修的流程

PCBA的返修过程包含3个主要方面：元器件的拆除、焊盘的整理及元器件的安装。

（1）对PCBA板和元器件进行预热。以快速、可控的方式均匀的加热焊点，使焊点同时融化，在焊点重新凝固之前，迅速拆除元器件。

（2）对检查好的元器件进行焊接安装，在焊接的过程中不可大面积直接焊接，以免发生失误导致整个元件拆卸影响使用。在焊接时，可先固定好一个点，再去焊接另一个点，固定好后再进行大幅度的补焊，最后进行检查并清理，以保证外观的美观性。

（3）元器件拆除后使用錫编带，将焊盘上的残留物质清理干净，并检查孔壁和焊盘是否损伤，根据需要插入新的元器件或清理焊盘，不同的元器件焊盘间距不一样，根据各型号的元器件进行焊盘间距的规整，以保证产品的焊接性、稳定性和热能传递。不同类型器件的封装尺寸与距离关系见表1。

2.3 返修的方式

在返修焊接的过程中要求5s的时间内完成良好的焊接点，因此焊接的方式很重要，返修过程SMT的返修PCBA有如下方式。

恒温烙铁，即手工烙铁进行返修。手工烙铁的焊接需要在使用前镀上一层焊锡后方可正常使用，烙铁使用一段时间后，刃面及周围会产生氧化层，这样就会产生“吃锡”困难的现象，此时可以搓去氧化层，重新镀上焊锡。这种方式对施工条件有一定的限制，需要恒温进行。

通过返修工作台进行热风焊接。它是一种局部回流焊接设备，指通过合适的焊接头仅对PCBA元器件上的某个元器件进行加热拆除，在进行热风焊接时，尽量让周围的元器件减少受热，可以用罩子或高温胶纸把周围的其他元器件保护起来。在元器件拆除后，如要继续使用或进行失效分析时，要先进行烘烤。

PCBA返修工艺主要用真空法或预热法来清除元器件的焊点，PBCA的成功返修取决于两个关键的工艺：再流前适当预热PCB板;再流之后迅速冷却焊点。

（1）适当的预热。PCB不能长时间在高温状态下，容易造成焊盘和引线翘曲、基板脱层、变色等。这些潜在的问题会加速器PBC的衰减速度。因此，在返修工艺中无论是对流再流焊或是波峰焊，都要进行预热或保温处理，预设温度一般为140～160 ℃。操作之前进行预热可以有助于活化焊剂，去除带焊金属表面的氧化物和表面膜，降低了基板及其元器件热冲击的危险性。预热PCB期间的方法有烘箱、热板和热风槽。其中最有效地方法是采用热风槽预热，可以不用考虑PCB组件的底部结构，能在短时间内使整个组件加热均匀。

（2）PCB组件中焊点的冷却。PCB组件在流之后会使液体含量中的富余的铅液降低焊点的强度。快速的冷却能阻止铅的析出，使晶体的结构更紧焊点也更牢固。快速的冷却焊点还会减少PCB组件再流时由于意外移动或振动而产生的一系列质量问题。

3 PCBA的返修实践

以PCBA通孔器件返修工艺为例，整个返修流程无非是采用小锡炉或其他加热工具将待修器件移除，再安装新器件并焊接好。从返修的可控性、高效性来分析我们要根据客户的要求和实际返修过程中遇到的问题来做好返修的设备、方案管理。

（1）预热处理。为防止直接加热对PCBA基板造成的热冲击力，减少PCBA的变形以便在最短时间内完成对器件的返修，综合考虑要对PCBA元件提前进行预热处理。

（2）浸锡。无铅焊盘在加热到锡的熔点后，焊盘的溶解速度和温度、时间成正比。因此，在使用PTH返修设备操作时为保证将焊盘溶解面积在小范围内，要求在温度不变的情况下对无铅焊盘的浸锡时间进行合理的分析，尽量减与锡的接触时间。

（3）温度控制是返修台在返修过程中非常重要的环节，根据PCBA的基本返修流程的温度参数进行设置，如无铅焊锡返修时，锡温应该设定在265±10℃以内。

（4）PHT通孔返修工艺的标准化进行管控，设置好相关返修参数并保存，根据客户的要求，对大型服务器主板进行返修前的调试，在返修的过程中还要注意温度的变化，温度变化分为预热区、焊接区两个部分，其中焊接区包括拆、装、焊3个部分，总的浸锡时间控制在30 s以内。

最终结果证明采用数据库的VT-128（见图1）型PHT通孔器件返修设备工序简单，效率快，基板加热次数少完全可满足客户的返修需要。

4 返修过程中应注意的事项

返修过程中质量是关键，PCBA的返修加工要对质量有所保障才能生产出让顾客满意的产品，提升产业的经济效益。因此，在返修的过程中需要注意以下几点。

（1）对有缺陷的焊点进行返修时，次数是有限的，不超过三次。如果次数过多很可能会对焊接部位造成损伤，如铜片触点脱落等。

（2）从材料上来说，返修中拆卸下来的元器件是不能再次应用在电路板上的。但在返修的过程中，如果因为带料不足或是其他原因，需要再次使用这个元器件的时候，需要对其进行检测，保证其各方面符合要求方可使用。

（3）每个PCBA贴片焊盘只能进行一次返修，操作过多的解焊、重熔会导致化金属间化合物的生成，从而致使焊点变脆，焊接强度下降，甚至产生隐患。同时返修的过程中不要损害焊盘。

（4）在返修的过程中要保证电路板元件面要平，根据生产过程中的工艺参数按照正确的焊接曲线进行操作。

（5）表面安装及混合安装电路板在组装焊接后的工序和扭曲度要小于0.75 %。

5 结束语

PCBA的产品质量是电子产品的性能和可靠性的基础，虽然PCBA电子器件的返修工艺不可避免，但我们可以提升元器件的返修工艺，在生产或者返修的过程中我们尝试研究匹配的新型技术在配合生产线来提升电子元件的性能和产品质量，提高客户的满意度，同时在生产的过程中，做好检查和准备工作，提升生产技术，减少返修的次数，降低生产成本，推进产业的发展。