印制板组件返修方法研究

江苏自动化研究所 于 帅

印制板返修是电子元器件组装的重要组成内容，印制电路板组装焊接好后会遇到各式各样的问题：比如说PCB板的自身质量问题、元器件的故障、操作人员的焊接错误、焊点的缺陷、电路调试过程中的元器件更换等等，这些都需要对印制板上进行返修。而现在的印制电路板比以往的复杂程度越来越高，元器件的自身的引脚间距越来越窄，封装结构形式多样化，引脚在底部的球栅阵列器件、高价值组件的元器件越来越多等，元器件一旦损坏，不管是从经济的角度还是从生产实际情况考虑，修复和返工都是最佳的选择，这些都对现在的返修工艺技术提出了挑战。

印制电路组件板的返修限于单面、双面和多层板的修复或者改装。没有组装的裸板是不属于返修的范围的，组装后的印制电路板组件板是不允许进行校平修复的。因为板面上有许多已安装焊接好的元器件，对其进行校平修复会造成焊点开裂的危险，因此这种做法在返修工作中是绝对禁止的。在焊接的操作过程中对返修的限定条件是由于印制电路板的元器件损伤或者电路工作不正常，或者由于其他元器件的损坏（比如说靠近元器件的导线）而必须采用拆除、更换元器件，这时才允许对印制板进行返工修复的焊接操作。

1 返修工具

印制电路组装件返修所需要的工具几乎也是日常焊接过程中常用的工具，主要包括以下设备：

（1）在印制板的返修过程中经常用到的几种小型设备：①返修专用的锡锅；②吸锡枪；③受到吸锡器；④小型波峰路；⑤各种夹具以及维修专用支架；⑥其他辅助类的拆除工具。

（2）大型返修设备有：①大型返修系统（比如SMD）；②热风对流焊接返修平台；③各类型号的返修工作台；④BGA专用维修工作站。

2 返修工艺流程

印制板元器件返修工艺总的要求：在印制板返修、修复过程中，不管是焊接还是拆卸，采用手工电烙铁时每个元器件的引脚、焊接的端子、每根导线的焊点的平均焊接时间应当控制在2-3s内，并严格遵守工艺规范。根据这个总要求以及实际返修操作的需要总结出一套完整的返修工艺流程，如图1所示：

图1 返修工艺流程

3 返修工艺方法

3.1 印制电路组件上涂层清除

在印制板电路组件上做任何返修之前，对任何涂层都必须进行清除，将需要修复的焊盘上的焊料暴露出来。因为有的PCB在经过各种调试、例试电路状态固化后，板面进行了三防处理（防潮湿、防盐雾、防霉菌），因此板面上所以焊点都被三防材料覆盖了一层薄膜，如果返修前不将这层膜去掉就会给返修带来更多的麻烦或造成焊接温度的提高、焊接的时间的延长、加大返修破坏的风险。

涂层的清除工艺方法：（1）选择与板面涂覆材料相溶的清洗溶剂；（2）使用打磨的清除工艺方法，根据需要清除涂层的面积大小，选择合适规格的打磨头和工具进行清除涂层；（3）喷砂法清除涂层，使用细微的喷砂方法，将PCB板面的涂层变成细小的粉末，然后用真空吸尘器清除干净。

3.2 清除焊料

更换一个元器件就必须先清除这个元器件焊点上的焊料，清除焊料的方法有很多，但不管使用什么方法在更换元器件的过程中必须避免焊点受到热和机械的损伤。

常见的清除焊料的方法有：（1）连续真空吸锡工艺方法。用带有真空泵的连续吸锡装置（比如吸锡枪、返修系统等）进行返工、返修可获得较好的效果，它可直接通过装置的吸嘴把需要清除的焊料从焊点带走。（2）手动吸锡器吸锡的工艺方法。对于印制板上的插装类元器件的返修一般情况下可以使用电烙铁以及手持吸锡器进行操作返修。这种返修工艺方法主要针对印制板设计较为简单的，只有两个引脚的直插电阻、电容等元器件。手持吸锡器的优点是便于携带，非常适合外出返修，同时它可以针对不同类型的直插元器件进行返修。（3）吸锡枪返修单根引脚。吸锡枪是一种简单的返修工具，它依靠一股热气流来熔融焊点，然后再将焊料吸走，达到去下元器件的目的。（4）吸锡绳除锡法。在PCB返修过程中，常常会使用一种称为吸锡绳的材料来除锡或吸掉多余的焊料，这种吸锡绳是浸透焊剂的多股金属编织成的扁平线，将它接触焊点进行加热，利用虹吸作用使熔融的焊料吸入吸锡绳，以达到带走焊料的目的。（5）专用电烙铁拆卸/焊接表面元器件。除锡的主要目的是为了拆卸元器件，对于表面贴装的片式元件可以用具有双头的、夹子式的电烙铁进行拆卸，这种电烙铁业内也称为：热镊子。

4 返修方法选择的原则

印制线路板不管采用什么样的方法进行返修，五个原则是操作人员和工艺技术人员必须重点关注的，即印制板上需要返修的元器件的封装形式和引脚的设计类型，因为不同封装形式和引脚设计类型，所采用返修工艺方法就应该不同，对这个问题具体应有如下的选择原则：

（1）元器件的封装特征不同，所采用的返修工艺不同；（2）返修过程中要考虑到元器件外形尺寸的大小、焊盘封装设计、工具/设备特征、元器件湿度敏感等级、元器件的存储要求标准等；（3）印制板基板的种类不同，焊盘的镀金属材料不同，决定用热量和支撑返修的方法运用就不同；（4）应从实际出发，制定最可靠的、最安全保险的返修工艺方法；（5）不能采取冒险和试一试的方法进行返修或修复操作。当确实需要一种全新的返修方法时，应当先选择废弃的、同类型的PCB做实验，取得可靠的工艺参数后，在进行正式产品的操作。

5 返修质量保证的措施

印制电路板组件的返修质量保证措施：

（1）数据。数据的记录应包括：返修工艺文件的程序制订，返修后的检验证明文件；返修后产品的检验数据，如有不一致性，应提交不一致性报告和纠正措施；返修中相关工序是否需要检验及检验结果等。

（2）不一致性。在返修操作中，允许存在不一致性问题（与正确没有返修过的产品相比），但从工艺过程方面观察到的任何不一致性，应该根据质量保证的要求予以处置（比如质量保证说明报告、特殊检验报告等）。

（3）工具和设备的校验。操作中使用的所有返修工具和设备都应该定期加以校验，并标明有效期。

（4）可追溯性。印制线路板产品从最开始的返修到最终的测试完成，在这个过程中包括返修所用到的设备参数选择、印制板的序列号以及完成返修任务的焊接操作人员等细节数据，都应详细记录，保持可追溯性。

（5）操作人员以及检验人员的培训以及合格证明。所有从事返修和修复的操作人员和检验人员，应该按照质量保证体系的有关详细规定进行培训并取得资格证书，并具有在印制电路组装件返修和修复方面的熟练技术和操作水平。

结束语：印制板返修的过程是比较复杂而且又是非常重要的操作过程，往往需要具备一定丰富经验和具有较高操作技能水平的焊接人员，才能保证印制线路板返修件的质量可靠性，在一般情况下需要返修的印制线路板，生产进度要求都是比较急的，因此还要求焊接操作人员在规定的时间内保质保量地完成返修工作。