Retrabajo (o re-trabajo) es el término para la operación de renovación del acabado o reparación de un sistema electrónico de placa de circuito impreso (PCB) de montaje, que generalmente incluye desoldar y volver a soldar de montaje superficial de componentes electrónicos (SMD). Las técnicas de procesamiento masivo no son aplicables a la reparación o reemplazo de un solo dispositivo, y se requieren técnicas manuales especializadas por personal experto que utilice el equipo apropiado para reemplazar los componentes defectuosos; Los paquetes de matriz de área , como los dispositivos de matriz de rejilla de bola (BGA), requieren en particular experiencia y herramientas adecuadas. Una pistola de aire caliente o la estación de aire caliente se usa para calentar dispositivos y fundir soldaduras, y se usan herramientas especializadas para levantar y colocar componentes a menudo diminutos.
Una estación de retrabajo es un lugar para realizar este trabajo: las herramientas y los suministros para este trabajo, generalmente en un banco de trabajo . Otros tipos de reelaboración requieren otras herramientas. [1]
Razones para volver a trabajar
El retrabajo se practica en muchos tipos de fabricación cuando se encuentran productos defectuosos. [2]
Para la electrónica, los defectos pueden incluir:
- Uniones de soldadura deficientes debido a un ensamblaje defectuoso o ciclos térmicos.
- Puentes de soldadura: gotas de soldadura no deseadas que conectan puntos que deben aislarse entre sí.
- Componentes defectuosos.
- Cambios de piezas de ingeniería, actualizaciones, etc.
- Componentes rotos por desgaste natural, estrés físico o corriente excesiva.
- Componentes dañados debido a la entrada de líquido, lo que provoca corrosión, soldaduras débiles o daños físicos.
Proceso
El reproceso puede involucrar varios componentes, que deben trabajarse uno por uno sin dañar las partes circundantes o la PCB misma. Todas las partes en las que no se trabaja están protegidas del calor y los daños. La tensión térmica en el conjunto electrónico se mantiene lo más baja posible para evitar contracciones innecesarias de la placa que podrían causar daños inmediatos o futuros.
En el siglo XXI, casi toda la soldadura se realiza con soldadura sin plomo , tanto en ensamblajes fabricados como en retrabajos, para evitar los peligros para la salud y el medio ambiente del plomo . Cuando esta precaución no es necesaria, la soldadura de estaño y plomo se derrite a una temperatura más baja y es más fácil trabajar con ella.
Calentar un solo SMD con una pistola de aire caliente para derretir todas las juntas de soldadura entre él y la PCB suele ser el primer paso, seguido de la eliminación del SMD mientras la soldadura está fundida. La matriz de almohadillas en la placa conductora debe limpiarse de soldadura vieja. Es bastante fácil eliminar estos residuos calentándolos hasta la temperatura de fusión. Se puede utilizar un soldador o una pistola de aire caliente con la trenza desoldadora .
La colocación precisa de la nueva unidad en la matriz de almohadillas preparada requiere el uso hábil de un sistema de alineación de visión de alta precisión con alta resolución y aumento. Cuanto menor sea el paso y el tamaño de los componentes, más preciso debe ser el trabajo.
Finalmente, el SMD recién colocado se suelda a la placa. Las uniones de soldadura confiables se facilitan mediante el uso de un perfil de soldadura que precalienta la placa, calienta todas las conexiones entre la unidad y la PCB a la temperatura de fusión de la soldadura utilizada y luego las enfría adecuadamente.
Las demandas de alta calidad o los diseños específicos de SMD requieren la aplicación precisa de pasta de soldadura antes de colocar y soldar la unidad. La tensión superficial de la soldadura fundida, que se encuentra en las almohadillas de soldadura de la placa, tiende a tirar del dispositivo a una alineación precisa con las almohadillas si no se coloca inicialmente de forma totalmente correcta.
Refluyendo y reballing
Las matrices de rejilla de bolas (BGA) y los paquetes de escala de chip (CSA) presentan dificultades especiales para realizar pruebas y reprocesos, ya que tienen muchas almohadillas pequeñas, poco espaciadas en la parte inferior, que están conectadas a almohadillas coincidentes en la PCB. Los pines de conexión no son accesibles desde la parte superior para realizar pruebas y no se pueden desoldar sin calentar todo el dispositivo hasta el punto de fusión de la soldadura.
Después de la fabricación del paquete BGA, se pegan pequeñas bolas de soldadura a las almohadillas en su parte inferior; Durante el ensamblaje, el paquete en forma de bola se coloca en la PCB y se calienta para derretir la soldadura y, todo bien, para conectar cada almohadilla del dispositivo a su pareja en la PCB sin ningún puente de soldadura extraño entre las almohadillas adyacentes. Las malas conexiones producidas durante el ensamblaje pueden detectarse y el ensamblaje reelaborado (o desechado). Las conexiones imperfectas de dispositivos que no son defectuosos en sí mismos, que funcionan durante un tiempo y luego fallan, a menudo provocadas por la expansión y contracción térmica a la temperatura de funcionamiento , no son infrecuentes.
Los ensamblajes que fallan debido a malas conexiones BGA pueden repararse ya sea refluyendo o quitando el dispositivo y limpiándolo de soldadura, volviendo a formar y reemplazándolo. Los dispositivos se pueden recuperar de conjuntos desechados para reutilizarlos de la misma manera.
El reflujo como técnica de retrabajo, similar al proceso de fabricación de soldadura por reflujo , implica desmantelar el equipo para quitar la placa de circuito defectuosa, precalentar toda la placa en un horno, calentar aún más el componente que no funciona para derretir la soldadura y luego enfriar , siguiendo un perfil térmico cuidadosamente determinado , y reensamblando, un proceso que se espera reparará la mala conexión sin la necesidad de quitar y reemplazar el componente. Esto puede resolver el problema o no; y existe la posibilidad de que la placa refluida vuelva a fallar después de un tiempo. Para los dispositivos típicos ( PlayStation 3 y Xbox 360 ), una empresa de reparación estima que el proceso, si no hay problemas inesperados, tarda unos 80 minutos. [3] En un foro en el que los reparadores profesionales debaten sobre el reflujo de chips gráficos de computadoras portátiles, diferentes colaboradores citan tasas de éxito (sin fallas en 6 meses) de entre 60 y 90% para reflujo con equipos y técnicas profesionales, en equipos cuyo valor no es justificar la rebelión completa. [4] El reflujo se puede realizar de forma no profesional en un horno doméstico [5] o con una pistola de calor. [6] Si bien estos métodos pueden solucionar algunos problemas, es probable que el resultado sea menos exitoso de lo que es posible con un perfil térmico preciso logrado por un técnico experimentado que utiliza equipo profesional.
Reballing implica desmantelar, calentar el chip hasta que se pueda quitar del tablero, generalmente con una pistola de aire caliente y una herramienta de aspiración, quitar el dispositivo, quitar la soldadura que queda en el dispositivo y el tablero, colocar nuevas bolas de soldadura en su lugar, reemplazar el dispositivo original si había una mala conexión, o usando uno nuevo, y calentando el dispositivo o la placa para soldarlo en su lugar. Las nuevas bolas se pueden colocar mediante varios métodos, que incluyen:
- Usando una plantilla tanto para las bolas como para la soldadura en pasta o fundente,
- Usar una "preforma" BGA con bolas incrustadas que correspondan al patrón del dispositivo, o
- Utilizando maquinaria semiautomatizada o totalmente automatizada.
Para la PS3 y Xbox mencionadas anteriormente, el tiempo es de aproximadamente 120 minutos si todo va bien. [3]
Las virutas corren el riesgo de dañarse por el calentamiento y enfriamiento repetidos del reballing, y las garantías de los fabricantes a veces no cubren este caso. Quitar la soldadura con una mecha de soldadura somete los dispositivos a estrés térmico menos veces que usar un baño de soldadura fluido. En una prueba, se volvieron a etiquetar veinte dispositivos, algunos varias veces. Dos no funcionaron, pero se restauraron a la funcionalidad completa después de volver a fusionarse. Uno fue sometido a 17 ciclos térmicos sin fallar.
Resultados
El reproceso realizado correctamente restaura la funcionalidad del conjunto reelaborado, y su vida útil posterior no debería verse afectada significativamente. En consecuencia, cuando el costo de reelaboración es menor que el valor del ensamblaje, se usa ampliamente en todos los sectores de la industria electrónica. Fabricantes y proveedores de servicios de tecnologías de comunicaciones, dispositivos de entretenimiento y de consumo, productos industriales, automóviles, tecnología médica, aeroespacial y otras reelaboraciones de electrónica de alta potencia cuando sea necesario.
Ver también
Referencias
- ^ "Retrabajo del producto | Proceso de reelaboración en la fabricación" . Soluciones de suministro ajustadas: soluciones innovadoras de cadena de suministro . Consultado el 2 de junio de 2020 .
- ^ Rasmussen, Patty. "Reducir el reproceso de fabricación: cinco pasos a seguir" . news.ewmfg.com . Consultado el 23 de febrero de 2019 .
- ^ a b Análisis de reelaboración de PS3 YLOD y Xbox RROD: Reflow vs Reball
- ^ Foro badcaps.net: ¿El reflujo de la computadora portátil mejora la confiabilidad?
- ^ Repare la tarjeta VGA volviendo a fluir la soldadura en la placa (usando un horno doméstico)
- ^ Tutoriales de Sparkfun: Sartén de reflujo, julio de 2006
- Plantillas permanentes de matriz de rejilla de bolas elastoméricas / semi-elastoméricas (BGA)