又要改电路板了!拆焊是个技术活儿

科技   2025-01-16 08:04   广东  

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印刷电路板返工技术是对现有电路板进行修复、改造和升级的过程。返工技术的主要目的是更换故障部件或通过设计变更来增加功能,需要很精密的焊接作业。利用返工技术,能够延长印刷电路板的使用寿命、降低成本并能更有效地利用资源。本文将详细介绍具体的返工方法。

印刷电路板的返工技术


电子电路设计是一个反复试错和解决问题的过程。印刷图案或电路图中即便有一处错误,电路也无法正常工作。即使没有任何错误,如果噪声和散热问题没有得到充分解决,也无法达到客户的性能要求并实现长期稳定运行。虽然可以痛痛快快地扔掉不满意的电路板从头开始重新做,但这会增加成本、延长设计周期。在这种情况下,就需要利用手头的工具和技术对电路板进行改造,通过更换元器件和改善布线来解决问题。


其1:拆卸电子元器件


将电烙铁放在焊料堆上并加热使焊料熔化(图1)。接下来,使用吸锡线或吸锡器吸走熔化的焊料(图 2)。当引脚(端子)松动时,即可完全拆下。


诀窍在于要使焊料充分熔化。如果无法很好地吸走焊料,需要重新放焊料重试。


(图1)先用电烙铁充分加热目标位置

(图2)用电烙铁加热焊料,并用吸锡器吸取焊料,吸锡器前端的树脂不会熔化

其2:从电路板通孔上拆除带引线的晶体管


安装在多层电路板通孔(过孔)上的元器件,其引线被进入通孔内壁的焊料牢固地粘附,除非技术非常熟练,否则很难完全吸净焊料,拆除工作并不容易。


而使用电动自动吸锡器则可以很轻松地强力吸出焊料(图 2)。


对于分立晶体管等引脚较少的元器件来说,可以将电烙铁头与排列的引脚对齐,一次性加热所有引脚,使焊料熔化,在焊料变硬之前,用钳子夹住晶体管主体并快速拔出。然后,使用电烙铁和吸锡器将进入通孔中的焊料去除干净。吸锡器的尖端由树脂制成,不会被烙铁熔化。当焊料被完全吸出后,元器件的引线就会松动。周围的电路板会被助焊剂弄脏,因此请使用乙醇和棉签擦拭干净(图 3)。


(图3)吸出焊料,直至引线能够自由活动,用乙醇和棉签擦拭附着助焊剂的表面

其3:拆除贴片式器件


要拆除贴片式电阻器或电容器,需要请使用两个电烙铁同时加热两个焊盘来拆除(图 4)。将烙电铁与贴片式器件平行放置,并同时加热两个焊盘(图 5)。



(图4)用电烙铁同时加热两个焊盘

(图 5)焊料熔化后,将器件引脚移至旁边使之远离焊盘

不挑起器件,而是使器件引脚向旁边滑离焊盘(图 6)。电热镊子虽然价格比较贵,但会提高工作效率,使工作更加轻松。

(图6)将贴片式器件从焊盘上拆除
拆下器件后,用吸锡线去除焊盘上的焊料,以备重新安装(图7)。吸锡线中如果事先吸入少量焊料,作业效率会更高。

(图7)用吸锡线去除焊盘上的焊料
在某些情况下,还可以用斜口钳剪短吸焊线并用镊子夹住使用,以防止电烙铁的热量被吸锡线吸收。吸完焊料后,用乙醇擦除附着在电路板上的吸锡线中所含的助焊剂(图8)。

(图8)用乙醇擦除电路板上附着的助焊剂

其4:拆除表面贴装型IC


只有两排引脚的IC相对容易拆除。不用担心焊料桥接,在两侧的引脚施以大量焊料,用两个电烙铁加热焊料,即可拆除。在不挑起IC的情况下,将其移至一侧,使引脚远离焊盘。


拆除具有四侧引脚的QFP(Quad Flat Package)时,需要稍微费点功夫。
首先,无需担心焊料桥接,在四排引脚上施以大量焊料。使用电烙铁加热,直至四排引脚的焊料全部熔化。焊料熔化后,从焊盘上取下IC。
这个过程需要一些练习,因为焊料冷却得很快而且很容易硬化。最开始时,使用低熔点焊料可能更容易。
如果不打算重复再利用IC了,可以用小刀割断IC的引脚,拆下封装后,用吸锡线去除引脚和焊料。
▶ 拆除有背面焊盘的IC
最近,背面带有散热用焊盘的IC呈增加趋势,这种IC虽然可以通过返工用的热风枪加热后进行拆除,但由于这样做可能会对IC和电路板造成较大损坏,所以不建议这样做。诀窍是涂抹助焊膏后再加热。

其5:切断印刷图案


下面介绍切断印刷电路板上的布线(印刷图案)的方法。


正面和背面布排的印刷图案可以用美工刀轻松切断。为避免美工刀损坏其他印刷图案,需要选择印刷图案不密集的位置进行(图 9)。



(图9)在印刷图案不密集的位置切断
使用美工刀从两个方向进行V形切入(图10)。最常见的环氧玻璃布板(FR-4)比想象中要硬,因此需要练习如何用力。切口深一点也没关系。

(图10)用美工刀在目标位置切出V形切口
切断后,应该能够看到铜箔下方的白色基材(图11)。除了目视确认外,还可以用万用表确认是否已经不导电。

(图11)如果能看到基材的白色,表明切割成功

其6:从印刷图案的某处接线


如果能在印刷图案线路的某处焊接导线,就可以将信号引到另一条路径。


通常可以在布线路径上的某处找到焊盘(比如IC或连接器引脚),但在很少数情况下,可能会找不到可以焊接导电的位置。此时可能需要在没有元器件的背面布线,以使正面外观上更直观。


导线推荐使用粗细为AWG30的单芯“绕包线”。这种线在元器件商店的线材专区一定能找到,是AWG30的ETFE线。典型颜色是红色和绿色。


首先,增加接线的位置需要选择印刷图案不密集的区域(图12)。


(图12)增加接线的位置选择,最好选择印刷图案不密集的位置
使用美工刀的尖端部位(不是刀刃的那面)刮去电路板表面的抗蚀剂(图13),使铜箔露出(图14)。仅通过摩擦并不能露出铜箔。

(图13)用美工刀的刀尖刮去抗蚀剂

(图14)使铜箔露出足够面积
剥去导线的护套并用焊料润湿(图15)。这就是所谓的“预焊”。

(图15)剥去要增加的导线的护套并进行焊接
对露出的铜箔也实施预焊(图16)。此时,施以足够的焊料,使其像小山一样隆起(图17)。

(图16)对裸露铜箔进行预焊

(图17)在铜箔上施以大量焊料,使其像小山一样隆起
用镊子夹住导线并向下按,直到焊料变硬(图18)。

(图18)用镊子夹住电线并按住直至焊料变硬
焊料硬化后(图19),需要确认拉动导线时不会脱落。

(图19)用放大镜目视检查,或确认即使拉动导线也不会脱落

其7:用导线连接引脚与引脚(接线)


下面介绍用导线连接焊盘A和焊盘B两个点的方法。


线材使用AWG30单芯线。


用斜口钳或剥线钳去除约30~50mm的导线护套(图20)。用焊料润湿需要接线的两个焊盘(图21)。


(图20)用斜口钳或剥线钳将需要增加的导线护套剥去30~50mm左右

(图21)对要接线的焊盘进行预焊
将导线焊接到一个焊盘上(图22)。

(图22)将增加的导线焊接到一个焊盘上
将护套剪成接线所需的长度(图23),然后用镊子将其滑至接线前端(图24)。剪断护套通常使用剥线钳,但在作业区域较狭窄的情况下,使用尖嘴钳会更方便。

(图23)将护套切割成接线所需的长度

(图24)用镊子将剥离的护套移至前端
跳线焊接至另一个引脚(图25),然后用斜口钳或美工刀剪断导线(图26)。

(图25)在另一个焊盘上焊接增加的导线

(图26)剪断导线
保持线材拉紧或将其弯曲90°。
当接线距离较长时,可以使用一种通过电烙铁加热即可熔化的树脂(也被称为“魔术焊料”),使导线粘附在电路板上并固定。另外,使用热熔胶枪或环氧树脂胶粘剂也可以。有可能需要再次剥离的位置用热熔胶枪,不需要再剥离的位置用环氧树脂胶粘剂。此外还有一种简单的方法,也就是使用聚酰亚胺胶带(KAPTON 胶带)将导线简单固定在电路板上。
参考文献
[1] 善养寺薰:[VOD]看视频一起进入印刷电路板开发KiCad的世界【玩转KiCad 6】,ZEP Engineering
[2] 善养寺薰:[VOD]看视频一起进入印刷电路板开发KiCad的世界【KiCad 6的101个专业级技巧】,ZEP Engineering
来源:rohm 作者:善养寺薰

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