Montaż i demontaż komponentów SMD/BGA
| TechnikaNie jest tajemnicą, że wszystkie zaawansowane układy elektroniczne wytwarzane są z użyciem wysoce wyspecjalizowanych narzędzi i urządzeń. Wymogiem czasów stała się jak największa automatyzacja procesów zarówno produkcyjnych jak i serwisowych.
Produkcja PCBA jest realizowana z użyciem wielostrefowych pieców lutowniczych pozwalających na właściwe podgrzewanie, lutowanie i chłodzenie montowanych elementów. Zastosowanie właściwego profilu temperatury ma bowiem kluczowe znaczenie dla prawidłowego spojenia lutowniczego, w pełni wykorzystującego możliwości stosowanych w nim materiałów.
Często proces produkcyjny przebiega z bardzo małym udziałem człowieka. Automatyzacja procesu pozwala na stosowanie coraz mniejszych komponentów, ich większe zagęszczenie na PCB, a dzięki temu miniaturyzację.
Zjawisko to sprawia jednak, że serwis urządzeń w coraz większym stopniu musi dysponować technologiami odzwierciedlającymi te zastosowane w toku ich wytwarzania. Właściwy demontaż urządzenia, naprawa i ponowny montaż, wymaga bowiem takiej samej precyzji i materiałów jak te zastosowane w toku jego produkcji.
Szczególnie trudna bywa praca z układami scalonymi w obudowach QFN i BGA, które stosowane są powszechnie w elektronice i nie są już zarezerwowane wyłącznie dla procesorów, ale także wykorzystywane w układach średniej skali integracji, np. sterownikach czy wzmacniaczach audio. Duża liczba wyprowadzeń znajdujących się na dole obudowy i mały raster takiego układu praktycznie uniemożliwiają prowadzenie prac montażowo-demontażowych ręcznie.
Istnieją jednak urządzenia, które pozwalają na odtworzenie zastosowanych w procesie wytwórczym technologii bez konieczności stosowania tych samych maszyn, które zostały użyte w procesie produkcji. Poniżej zostanie przedstawione zestawienie tych najbardziej uniwersalnych, pozwalających na naprawę w serwisie niemalże każdego pakietu elektronicznego. Urządzenia te pozwalają na zastosowanie programowalnych profili temperaturowych wymaganych dla danego spojenia oraz precyzyjne pozycjonowanie montowanych komponentów.
Przegląd urządzeń Reeco
Pierwszym takim narzędziem jest zestaw Reeco RS300 do montażu i demontażu SMD/BGA (fot. 1). Jest to zintegrowane urządzenie - stacja hot air, podgrzewacz kwarcowy i komputer sterujący - stanowiące niemal automatyczne narzędzie, po którego wdrożeniu serwis zyskuje możliwość skutecznych napraw od kilku do kilkunastu płytek dziennie.
Wmontowany duży, bo aż wielkości kartki A3, podgrzewacz o mocy 3,4 kW został podzielony na 3 strefy, co pozwala na precyzyjne i płynne dopasowanie temperatury dla poszczególnych części serwisowanego układu. Urządzenie pozwala na bezkontaktowy montaż i demontaż komponentów gorącym powietrzem. Do regulowania strumienia powietrza, tak samo jak do dopasowania temperatury podgrzewacza, używa się dużego, 7-calowego, kolorowego, dotykowego wyświetlacza z intuicyjnym oprogramowaniem.
Drugim tego typu narzędziem jest zestaw Reeco RA300 do montażu i demontażu SMD/BGA (fot. 2). Na wstępie należy podkreślić, że urządzenie to pozwala na montaż i demontaż praktycznie każdego komponentu i pracy nad dowolnym układem. Obejmuje to spektrum elementów SMD, począwszy od małych typu chip, na układach BGA kończąc.
Możliwa jest nawet obsługa najnowszych płyt głównych laptopów i konsol do gier. Urządzenie pracuje na zaawansowanym intuicyjnym oprogramowaniu, pozwalającym na bieżące modyfikowanie profilu temperaturowego. Wszystkie informacje wyświetlane są na dużym, kontrastowym wyświetlaczu informującym operatora o aktualnym stanie wszystkich istotnych parametrów.
Możliwe jest również wykorzystanie zewnętrznego oprogramowania, co pozwala na kontrolowanie i modyfikowanie procesu na monitorze komputera PC oraz zapisanie dowolnej liczby stworzonych profili. Tak duża elastyczność pozwala na dużą kontrolę operatora nad przebiegającym procesem rozlutowywania i lutowania oraz pełne wykorzystanie jego wiedzy i doświadczenia.
Narzędzia firmy Pace
Kolejnym narzędziem przeznaczonym, dla profesjonalnych serwisów dającym szerokie możliwości montowania i demontowania komponentów SMD/BGA jest system naprawczy Pace ST350E (fot. 3). Jest on również sugerowanym wyposażeniem dla serwisów i producentów prototypów oraz małego wolumenu produkcji.
Urządzenie zapewnia pełną kontrolę procesu, cyfrową regulację i stabilizację temperatury, czasu i przepływu powietrza. System umożliwia korzystanie z dwóch trybów pracy: ręczny bądź automatyczny. W pierwszym operator ma możliwość włączenia/wyłączenia przepływu gorącego powietrza, którego parametry takie jak prędkość i temperatura ustawia system.
Tryb automatyczny umożliwia operatorowi zaprogramowanie całego profilu, który zawiera definicję dla parametrów czasowych i temperaturowych - wszystko to w celu zapewniania powtarzalności. Urządzenie jest powszechnie chwalone za bardzo wydajny górny podgrzewacz, stabilny statyw i, co nie bez znaczenia, nowoczesny oraz ergonomiczny design.
Duże systemy
Większym podmiotom, profesjonalnym serwisom dążącym do dużej mocy przerobowej sugeruje się zainwestowanie w duże systemy do BGA. W tej kategorii wiodące urządzenia to systemy naprawcze Den-On RD500: w wersji SV i V, oraz systemy naprawcze Pace w wersjach IR3000, TF1700, TF1800 i TF2700 (fot. 4-6). Umożliwiają w pełni zautomatyzowane usuwanie komponentów.
Pozwala to na znaczne przyspieszenie procesu, a co za tym idzie większą wydajność serwisu i minimalizację błędów ludzkich. Pozwala również na używanie urządzenia, i przez to efektywną pracę osobom z mniejszym doświadczeniem zawodowym. Urządzenia te dzięki systemowi kamer i pryzmatów pozwalają na dokładność nieosiągalną dla rąk ludzkich.
Podsumowanie
W dzisiejszych czasach urządzenia elektroniczne wytwarzane są z zastosowaniem zaawansowanych maszyn pozwalających na montowanie komponentów z precyzją często nieosiągalną dla ludzkich rąk. Wynika to w szczególności ze stosowanego zagęszczenia komponentów i stosowania profili temperaturowych o bardzo małym marginesie błędu.
W tej sytuacji dobre zaopatrzenie serwisu w narzędzia pozwalające na odtworzenie zastosowanych technologii i ich wydajne stosowanie jest koniecznością. Proste rączki lutownicze już po prostu nie wystarczają.
Renex
