15

T

eoretycznie cel napraw pozosta-

je jak zwykle niezmienny – nale-

¿y wymieniæ wadliwy podzespó³,

czyli wylutowaæ i usun¹æ wadli-

wy, wstawiæ nowy, ponownie go przylutowaæ

i zabezpieczyæ miejsce napraw. O kosztach

napraw nale¿y pamiêtaæ ju¿ na etapie pla-

nowania produkcji. Chocia¿ dzisiaj prze-

mys³ monta¿owy stara siê za wszelk¹ cen¹

zautomatyzowaæ produkcjê i w ten sposób

wyeliminowaæ prawdopodobieñstwo po-

wstania wad i zwi¹zanych z nimi napraw, to

jednak nie daje siê ich unikn¹æ. Prócz tego,

niektóre operacje monta¿owe s¹ niepodat-

ne na automatyzacjê, robi siê je najczê-

œciej rêcznie, a czêsto one w³aœnie decydu-

j¹ o uzysku produkcyjnym.

Dobrze wyposa¿one stanowisko napraw-

cze mo¿e byæ przydatne równie¿ w pra-

cach prototypowych. Przy uruchamianiu

prototypu ³atwiej jest wymieniæ Ÿle dobrany

podzespó³ ni¿ montowaæ now¹ p³ytkê, bê-

dzie to ³atwiejsze, szybsze i tañsze. Napra-

wa jest procesem wieloetapowym, na który

sk³adaj¹ siê:

q

identyfikacja wadliwego podzespo³u,

q

jego usuniêcie (odlutowanie),

q

odœwie¿enie powierzchni, czyli usuniêcie

starego lutu,

q

u³o¿enie nowego podzespo³u i jego przy-

lutowanie (zwykle poprzedzone naniesie-

niem pasty lutowniczej),

q

umycie i sprawdzenie jakoœci naprawy,

q

zabezpieczenie miejsca naprawy.

Przed przyst¹pieniem do naprawy nale¿y

przeprowadziæ odpowiednie testy. Celem

operacji testowania jest znalezienie wadliwe-

go podzespo³u. Po jego znalezieniu trzeba

go wylutowaæ. Czêsto konieczne jest wtedy

zabezpieczenie s¹siednich elementów i

przyleg³ych œcie¿ek przed przegrzaniem.

Mo¿na do tego u¿yæ ch³odz¹cego aerozo-

lu, który mo¿e byæ nanoszony precyzyjnie.

Nastêpnie mo¿na przyst¹piæ do usuwania

podzespo³u.

Zaleca siê stosowanie stacji lutowniczych.

Temperatura odlutowywania powinna byæ na

tyle wysoka, aby lut rozpuœci³ siê, a z drugiej

strony nie za wysoka, aby nie uszkodziæ

p³ytki lub podzespo³ów s¹siednich. Zwykle

mówi siê, ¿e nie powinna przekraczaæ

300

o

C. Moment podjêcia podzespo³u mu-

si byæ tak wybrany, aby mo¿na by³o go po-

dnieœæ bez uszkodzenia p³ytki. Zwykle od-

lutowywanie prowadzi siê gor¹cym powie-

trzem lub promiennikiem podczerwieni (IR).

Nale¿y grzaæ tak d³ugo, aby wszystkie po-

³¹czenia roztopi³y siê. Wa¿ne jest przy tym

równoczesne podgrzewanie spodu p³ytki,

aby zapobiegaæ jej odkszta³ceniu. Zwykle

czas grzania dobiera siê doœwiadczalnie.

Usuwanie nadmiaru lutu po usuniêciu

podzespo³u odbywa siê gor¹c¹ ”krawêdzi¹”

i drutem odsysaj¹cym lutowie. Wa¿ne jest

dobranie odpowiedniej szerokoœci krawêdzi,

zbyt szeroka przed³u¿a czas nagrzewania

i grzeje za du¿¹ powierzchniê, za w¹ska zaœ

nie usuwa ca³kowicie lutu. Natychmiast po

usuniêciu pozosta³oœci lutu, obszar po³¹-

czenia trzeba oczyœciæ z brudu i innych za-

nieczyszczeñ stosuj¹c odpowiednie rozpu-

szczalniki. Przy doborze rozpuszczalnika

nale¿y pamiêtaæ o jego palnoœci, szybkoœci

schniêcia, zapachu i toksycznoœci.

Now¹ pastê lutownicz¹ nanosi siê na pola

lutownicze stosuj¹c rêczne dozowniki z re-

gulacj¹ ciœnienia i czasu dozowania lub

przez lokalne szablony.

U³o¿enie nowego podzespo³u powinno byæ

wykonywane przez doœwiadczonego ope-

ratora. Dobrze jest, gdy jego dzia³anie wspo-

maga jakieœ urz¹dzenie optyczne s³u¿¹ce

do centrowania. Pozycjonowanie podzespo-

³ów typu ”fine-pitch” wymaga stosowania po-

wiêkszeñ 30

÷

50x. Po u³o¿eniu podzespo³u

jest on czêsto przytrzymywany przez pró¿nio-

wy uchwyt i grzany gor¹cym powietrzem.

Wykorzystywane s¹ wstêpnie dobierane pro-

file temperatury. Idealna temperatura rozp³y-

wu wynosi 215

o

C, chocia¿ akceptowalny

jest przedzia³ temperatury miêdzy 205 a 240

o

C. Przy lutowaniu niektórych uk³adów sca-

lonych (np. w obudowach BGA) zalecane

jest lutowanie w azocie, zw³aszcza gdy sto-

sowane s¹ topniki typu no-clean o ma³ej ak-

tywnoœci. Przydatne s¹ takie urz¹dzenia na-

prawcze, które zapewniaj¹ odtwarzalnoœæ

profilu temperatury.

Nadmiar topnika pozosta³y po lutowaniu

trzeba usun¹æ. Zmywacz musi byæ dostoso-

wany do rodzaju topnika: R, RA, RMA lub

wodnego. Jeœli bêdzie zastosowany nieod-

powiedni zmywacz, to na p³ytce mo¿e pozo-

stawaæ bia³y nalot, trudny do usuniêcia.

Ponowne zabezpieczenie jest ostatni¹ opera-

cj¹. Ogólnie, pokrycia zabezpieczaj¹ce powin-

ny zapewniaæ izolacjê oraz spe³niaæ wymaga-

nia ochrony œrodowiska. Dostêpne s¹ ró¿ne

kompozycje, jako aerozol lub typu ”pióro”.

Problemy zwi¹zane z nanosze-

niem pasty lutowniczej

Przy lutowaniu rozp³ywowym jakoœæ po³¹-

czenia zale¿y od iloœci pasty na ka¿dym

z pól lutowniczych. Typowo, iloœæ pasty na

indywidualnym polu lutowniczym powinna

wynosiæ ok. 0,8 mg/mm

2

. Dla podzespo-

³ów typu ”fine-pitch”, na pojedyñczym wypro-

wadzeniu pasty jest mniej, ok. 0,5 mg/mm

2

.

Wiadomo, ¿e trudno jest nanosiæ powta-

rzalne iloœci pasty, dopuszcza siê odchyle-

nia masy pasty do 20%. Pasta powinna

byæ nanoszona centralnie na pola lutowni-

cze. Na rys. 1 przedstawiono dopuszczalne

przesuniêcia nadruku pasty wzglêdem pól

lutowniczych.

Dla podzespo³ów typu 0805, 1206 i SOT 23

przesuniêcie nadruku nie powinno przekra-

czaæ 0,2 mm, a dla podzespolów wielowy-

prowadzeniowych np. typu QFP, o podzia³-

ce mniejszej lub równej 0,8 mm nie mo¿e

przekroczyæ 0,10 mm. Przesuniêcie wiêksze

kwalifikuje pastê do zmycia i do ponowne-

go nadruku, podobnie jak nieci¹g³oœci

w nadruku i zabrudzenia.

Dok³adnoœæ u³o¿enia podzespo³u

Jako zasadê nale¿y przyj¹æ, ¿e podzespo³y

powinny byæ u³o¿one tak, aby osie symetrii

podzespo³u i pól lutowniczych pokrywa³y siê

i wszystkie wyprowadzenia trafia³y na osie od-

powiadaj¹cych im pól. Umownie mo¿na okre-

œliæ, ¿e niedok³adnoœæ u³o¿enia mo¿e nast¹-

piæ wzd³u¿ osi ”„x” i ”y” podzespo³u (rys. 2).

Dla podzespo³ów z metalizowanymi wypro-

NAPRAWY OBWODÓW

DRUKOWANYCH

r

PORADNIK

ELEKTRONIKA

Rys. 1. Przesuniêcie nadruku pasty wzglêdem

pola lutowniczego

Rys. 2. Okreœlanie

niedok³adnoœci
u³o¿enia podzespo³u

Rys. 3. Przesuniêcie podze-

spo³u w kierunku ”y ”

a _ optymalne,

b _ dopuszczalne,

c _ kwalifikuj¹ce siê

do naprawy

a)

b)

c)

Rys. 4. Przesuniêcie podzespo-

³u w kierunku „x ”

a _ optymalne,

b _ dopuszczalne,

c _ kwalifikuj¹ce siê do naprawy

MONT

MONT

A¯ POWIERZCHNIOWY _ KONSTRUKCJA I TECHNOLOGIA

A¯ POWIERZCHNIOWY _ KONSTRUKCJA I TECHNOLOGIA

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 8/2003

wadzeniami zalecane, dopuszczalne i kwalifikuj¹ce siê do naprawy

u³o¿enia przedstawiono na rys. 3. Akceptowalne przesuniêcie

w kierunku „y” nie mo¿e przekraczaæ po³owy szerokoœci podzespo-

³u. Nale¿y pamiêtaæ, ¿e œcie¿ki na p³ytce musz¹ byæ pokryte mask¹

przeciwlutow¹. Jeœli przesuniêcie jest wiêksze, to podzespó³ musi

byæ u³o¿ony powtórnie.

Przesuniêcie w kie-

runku ”x” okreœla siê

przez minimaln¹

odleg³oœæ ”A”, która

powinna byæ nie

mniejsza od 1/3 wy-

sokoœci podzespo-

³u. Zachowanie ta-

kiej odleg³oœci

umo¿liwia ukszta³-

towanie siê prawi-

d³owego menisku

lutowia. Przy wiêk-

szych wysoko-

œciach podzespo-

³ów (>1,2 mm),

przesuniêcie ”A” po-

winno wynosiæ co

najmniej 0,4 mm.

Wyprowadzenie podzespo³u nie mo¿e ”zejœæ” z pola lutowniczego,

wymiar B musi byæ wiêkszy od zera (rys. 4), wyprowadzenie musi

przynajmniej czêœciowo pokrywaæ kontakt.

Podobnie przy skrêceniu podzespo³u (rys. 5), wyprowadzenie

przynajmniej w po³owie szerokoœci podzespo³u musi pokrywaæ po-

le lutownicze.

W przypadku podzespo³ów z kilkoma krótkimi wyprowadzeniami,

16

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 8/2003

ca³e wyprowadzenia powinny znaleŸæ siê na polach kontaktowych,

niezale¿nie od przesuniêcia lub obrotu (rys. 6).

Podobnie w przypadku podzespo³ów wielowyprowadzeniowych

np. typu SO, SSOP i QFP, ka¿de z wyprowadzeñ musi pokrywaæ co

najmniej po³ow¹ swojej szerokoœci pole lutownicze.

Wizualna kontrola jakoœci po³¹czeñ lutowanych

Zalecane jest, aby na ka¿dym wyprowadzeniu podzespo³u by³a ta-

ka sama iloœæ lutowia. Powsta³y menisk powinien byæ wklês³y, a wy-

sokoœæ zwil¿enia powinna wynieœæ od 1/3 do pe³nej wysokoœci podze-

spo³u, przy podzespo³ach wy¿szych ni¿ 1,2 mm powinna wynieœæ co

najmniej 0,4 mm (rys. 7). Te zalecenia s¹ w pe³ni s³uszne dla lutowa-

nia rozp³ywowego, przy lutowaniu na fali kszta³t menisku zale¿y od

po³o¿enia z³¹cza wzglêdem przep³ywu fali i akceptuje siê menisk wy-

puk³y. Jeœli wysokoœæ menisku jest mniejsza od 1/3 wysokoœci podze-

spo³u (lub 0,4 mm dla podzespo³ów wysokich), to po³¹czenie kwali-

fikuje siê do naprawy.

W przypadku podzespo³ów z wyprowadzeniami typu ”z” lub ”J” za-

leca siê, aby wysokoœæ menisku by³a równa gruboœci wyprowadze-

nia, akceptowalna jest wysokoœæ równa co najmniej po³owie wypro-

wadzenia, mniejsze wysokoœci menisku kwalifikuje po³¹czenia do

naprawy, przyk³ady przedstawiono na rys. 8.

n

Ryszard Kisiel, Cezary Rudnicki

Rys. 5. Przekoszenie

podzespo³u a _ brak,

b _ dopuszczalne, c _ kwali-

fikujqce siê do naprawy

Rys. 6. Przesuniêcie lub przekoszenie podzespo³u

a _ brak, b _ dopuszczalne, c _ kwalifikuj¹ce siê do naprawy

Rys. 7. Kszta³t i wysokoœæ menisku lutowia

a _ poprawne, b _ dopuszczalne,

c _ kwalifikuj¹ce siê do naprawy

Rys. 8. Kszta³ty menisków na wyprowadzeniach

typu ”z” i ”J” a _ poprawne, b _ dopuszczalne,

c _ kwalifikuj¹ce siê do naprawy

WysokoϾ menisku

a)

b)

c)

a)

b)

c)

a)

c)

b)