對涂覆環(huán)氧樹脂電子元器件返修方法的研究

周晨希

（蘇州長風航空電子有限公司 江蘇省蘇州市 215000）

1 課題背景

外場產(chǎn)品因故障返廠修理時，需要對其印制板組件進行維修，返修故障電子元器件，而對涂覆環(huán)氧樹脂的電子元器件進行返修的過程中，頻繁出現(xiàn)不合格情況，缺陷率較高，造成印制板報廢重新投產(chǎn)印制板的情況。

統(tǒng)計2016年7月至2017年2月，涂覆環(huán)氧樹脂的電子元器件返修缺陷率平均為19.3%，最高達30%，遠高于質(zhì)量內(nèi)控指標6%，影響產(chǎn)品的維修成本、修理周期，且影響產(chǎn)品的可靠性。統(tǒng)計近8個月的具體不合格數(shù)據(jù)見表1。

2 現(xiàn)狀調(diào)查

對2016年下半年以來導致電子元器件返修缺陷率高的情況進行調(diào)查，對收集到的返修缺陷情況進行分類統(tǒng)計，得出存在“玻璃纖維損傷”、“焊盤脫落”、“周邊器件破損”、“阻焊膜發(fā)黑”和“印制板變形”五種缺陷。通過繪制排列圖，發(fā)現(xiàn)“玻璃纖維損傷”和“焊盤脫落”占所有缺陷類型的81.8%，是造成電子元器件返修缺陷問題的主要癥結(jié)所在，見圖1。

3 原因分析

通過采取頭腦風暴的討論方式，對“玻璃纖維損傷”和“焊盤脫落”的原因進行深入剖析，從初始的涂膠過程，到最后的除膠過程，以“人機料法環(huán)”的維度進行討論。為了確保涂覆環(huán)氧樹脂的電子元器件能夠正常返修，現(xiàn)場應(yīng)有工藝文件指導裝配人員進行作業(yè)，但實際缺乏專用工藝文件用于指導環(huán)氧樹脂涂覆層的去除?，F(xiàn)場實際操作時，裝配人員僅憑經(jīng)驗操作，對于返修工藝參數(shù)也無統(tǒng)一規(guī)范的設(shè)置。

4 制訂措施

4.1 確定工藝方法

按IPC-7711B/7721B《電子組件的返工、修改和維修》，對于環(huán)氧樹脂涂覆層的去除方法，標準推薦采用加熱法以及研磨刮擦法，同時現(xiàn)場應(yīng)配備熱風工具、加熱刀片、木棒、橡膠研磨頭等專用工具?；诂F(xiàn)有條件，確定采用加熱法即使用熱風槍，配合鑷子、木簽等輔助工具的方式，用于環(huán)氧樹脂涂覆層的去除。

4.2 策劃工藝試驗

準備試驗用印制板3 塊，在每塊印制板上涂覆環(huán)氧樹脂5～6處以供試驗，進行參數(shù)摸底試驗，選取多種參數(shù)進行試驗，試驗過程中記錄問題發(fā)生的原因，具體見表2。

經(jīng)試驗，使用熱風槍配合螺刀、木簽，通過控制參數(shù)，可以較好的完成環(huán)氧樹脂去除。從結(jié)果來看，15 個試驗點中，順利去除環(huán)氧樹脂的為14 個點且印制板玻璃纖維完好，有4 個試驗點無法去除環(huán)氧樹脂。綜上認為可操作性良好，可靠性良好。

4.3 可靠性考驗

為了驗證印制板及電子元器件是否能夠承受施加的高溫，進行了進一步的試驗論證。因在實際進行電子元器件返修操作時，需用隔熱膠帶或鋁箔膠帶將環(huán)氧樹脂涂覆層周邊的電子元器件進行保護，故模擬實際操作時隔熱膠帶保護的方式，使用溫度傳感器采集膠帶保護層下的受熱溫度。

圖1：電子元器件返修缺陷分類排列圖

圖2：施加熱風取下電子元器件

圖3：施加熱風降解涂覆層

圖4：剝離涂覆層

經(jīng)試驗，施加各階段溫度值的熱風，膠帶保護層下的受熱溫度遠低于印制板組件后續(xù)過回流焊爐的溫度（180～210℃），完成施加熱風后觀察印制板表面質(zhì)量，無明顯異常，認為印制板可以承受受熱溫度。

4.4 確定并固化操作參數(shù)

通過試驗驗證，使用熱風槍，通過控制參數(shù)，可以較好的完成環(huán)氧樹脂去除，將熱風槍設(shè)置溫檔4/風檔6 至溫檔5/風檔8 之間的返修參數(shù)進行固化。

4.5 編制專用的返修工藝

4.5.1 明確工具與材料熱風槍，配備標準單孔吸嘴，用于對膠粘劑涂覆層施加熱風。輔助工具，如鑷子、木簽等，可用于進行膠粘劑涂覆層的剝離、去除。

輔助材料，在印制板表面膠粘劑涂覆層的去除過程中還會使用到無水酒精棉，聚酰亞胺膠帶和鋁箔膠等材料。

4.5.2 制定返修技術(shù)要求

4.5.2 .1 返修準備

確定需要進行涂覆層去除的區(qū)域，先用聚酰亞胺膠帶，再用鋁箔膠帶雙層覆蓋保護周邊印制板及電子元器件，在待去除區(qū)域呈現(xiàn)“開窗”狀態(tài)，防止加熱過程中影響周圍電子元器件本體及其焊點[1]。

先對去除區(qū)域電子元器件的引線焊點進行解焊，若該電子元器件無需再使用，可先將電子元器件引線剪斷，再進行引腳解焊。

將熱風槍的溫檔、風檔選擇與設(shè)定，必要時可做調(diào)節(jié)，開啟開關(guān)。

4.5.2 .2 實施返修

（1）更換引腳周邊引出的電子元器件：

將熱風噴嘴對準涂覆層，保持置于涂覆層上方約0.5cm 處。

選擇對應(yīng)的時間施加熱風，噴嘴一定要均勻轉(zhuǎn)圈移動，保證施加區(qū)域均勻受熱。

觀察風口下的環(huán)氧樹脂涂覆層開始變色，且產(chǎn)生輕微焦糊氣味時，表示環(huán)氧樹脂材質(zhì)開始降解，此時，用無齒平口鉗夾持電子元器件本體，輕輕扭動使電子元器件與膠粘劑涂覆層脫離，取下電子元器件，見圖2。

（2）更換引腳底部引出的電子元器件

將熱風噴嘴對準涂覆層，保持置于涂覆層上方約0.5cm 處。

選擇對應(yīng)的時間施加熱風，噴嘴一定要均勻轉(zhuǎn)圈移動，保證施加區(qū)域均勻受熱；

觀察風口下的環(huán)氧樹脂涂覆層開始變色，且產(chǎn)生輕微焦糊氣味時，表示環(huán)氧樹脂材質(zhì)開始降解，見圖3。

施加熱風，同時用木簽沿電子元器件本體邊緣緩慢去除已經(jīng)變軟的或過硫化的涂覆層。在施加規(guī)定時間的熱風后，移開工具，待去除區(qū)域冷卻后再施加熱風，同時用木簽操作，重復(fù)此過程直至將涂覆層與印制板整片剝離，見圖4。

用木簽剔除電子元器件與印制板之間的環(huán)氧樹脂粘接點，直至電子元器件與膠粘劑涂覆層完全脫離，可以順利取下電子元器件。

4.5.2 .3 清理檢查

用防靜電毛刷清理環(huán)氧樹脂碎屑，無水酒精棉擦洗涂覆層被剝離區(qū)域。通過目視檢查的方式檢查涂覆層去除區(qū)域周邊電子元器件本體無受損現(xiàn)象，鄰近焊點無熔融現(xiàn)象；涂覆層去除區(qū)域應(yīng)正確，涂覆層基本去除，允許存在膠粘劑印記殘留；印制板上涂覆層被去除過程中應(yīng)未受到損傷，且無起泡、分層、白斑和焦化的現(xiàn)象。

4.5.3 成果固化

通過上述試驗驗證，電子元器件返修過程中沒有出現(xiàn)“玻璃纖維損傷”和“焊盤脫落”等的現(xiàn)象，且在施加上述溫度下，周邊用膠帶保護的電子元器件不會損壞，整個返修過程操作性良好，可靠性高。

表1：電子元器件返修數(shù)據(jù)表

表2：熱風槍加熱法試驗記錄表

5 效果檢查

通過各項措施的實施，解決了涂覆環(huán)氧樹脂的電子元器件返修過程中“玻璃纖維損傷”、“焊盤脫落”的難題，使得電子元器件返修缺陷率有了很大的降低，對2017年7月至2017年9月的電子元器件返修情況進行統(tǒng)計。涂覆環(huán)氧樹脂的電子元器件返修缺陷率從對策實施前的平均19.3%降低到對策實施后的3.1%，并且從發(fā)生的4 起缺陷類型來看，“玻璃纖維損傷”和“焊盤脫落”的缺陷未再發(fā)生，表面措施有效。

6 結(jié)束語

本文制定的涂覆環(huán)氧樹脂電子元器件的返修方法，解決了電子元器件返修過程中“玻璃纖維損傷”和“焊盤脫落”的難題，降低了電子元器件返修的缺陷率，使操作人員能夠順利進行涂覆環(huán)氧樹脂電子元器件的返修，大大提高了返修過程中的可靠性以及質(zhì)量一致性，并且縮短了返修周期，有效地降低了產(chǎn)品資金占用率，提高了生產(chǎn)效益。