. 引言

　　對于成功返修SMT起幫助作用的兩個最關鍵工藝，也是兩個最容易引起忽視的問題：

再流之前適當預熱PCB板；
再流之后迅速冷卻焊點。
　　由于這兩個根本工藝經常為返修技術人員所忽視，事實上，有時返修后比返修之前的狀況更糟糕。盡管有些“返修”缺陷有時能被后道工序檢驗員所發現，但多數情況下總是看不出來，但在以后電路試驗中馬上會暴露出來。

2．預熱——成功返修的前提

　　誠然，PCB長時間地在高溫（315－426℃）下加工會帶來很多潛在的問題。熱損壞，如焊盤和引線翹曲，基板脫層，生白斑或起泡，變色。板翹和被燒通常都會引起檢驗員注意。但是，正是因為不會“燒壞板”并不等于說“板未受損壞”。高溫對PCB的“無形”損害甚至比上述所列問題更加嚴重。幾十年來，無數次試驗反復證明PCB及其元件能“通過”返工后的檢驗和試驗，其衰減速度比正常PCB板高。這種基板內部翹曲和其電路元件衰減等“隱形”問題來自于不同材料不同的膨脹系數。顯然，這些問題不會自我暴露，甚至在開始電路試驗時也未被發現，但仍潛伏在PCB組件中。

　　盡管“返修”后看上去很好，但就象人們常說的一句話：“手術成功了，可病人不幸死去”。 巨大熱應力的產生原因，常溫下(21℃)的PCB組件突然接觸熱源為約370℃的烙鐵、去焊工具或熱風頭進行局部加熱時，對電路板及其元器件有約349℃的溫差變化, 產生”爆米花”現象。

　　“ 爆米花”現象是指存在于一塊集成電路或SMD在器件內部的濕氣在返修過程中迅速受熱, 使濕氣膨脹, 出現微型爆裂或破裂的現象。因此，半導體工業和電路板制造業要求生產人員在再流之前, 盡量縮短預熱時間, 迅速升到再流溫度。事實上PCB組件再流工藝中已經包括再流前的預熱階段。無論PCB裝配廠是采用波峰焊，紅外汽相或對流再流焊，每種方法一般均要進行預熱或保溫處理，溫度一般在140-160℃。在實施再流焊之前，利用簡單的短期預熱PCB就能解決返修時的許多問題。這在再流焊工藝中已有數年成功的歷史了。因此, PCB組件在再流前進行預熱的好處是多方面的。

　　由于板的預熱會降低再流溫度, 所以波峰焊、IR/汽相焊和對流再流焊均可以在大約260℃左右下進行焊接的。

3．預熱的好處是多方面的和綜合的

　　首先，在開始再流之前預熱或“保溫處理”組件有助于活化焊劑，去除待焊接金屬表面的氧化物和表面膜，以及焊劑本身的揮發物。相應地，就在再流之前活化焊劑的這種清洗會增強潤濕效果。預熱是將整個組件加熱到低于焊料的熔點和再流焊的溫度。這樣可大大地降低對基板及其元器件的熱沖擊的危險性。否則快速加熱將增加組件內溫度梯度而產生熱沖擊。組件內部所產生的大的溫度梯度將形成熱機械應力，引起這些低熱膨脹率的材料脆化，產生破裂和損壞。SMT片式電阻器和電容器特別容易受到熱沖擊的傷害。

　　此外，如果整個組件進行預熱，可降低再流溫度和縮短再流時間。如果沒有預熱，唯一辦法只能進一步升高再流溫度，或延長再流時間，無論哪一個辦法都不太合適，應該避免。

4．減少返修使電路板更可靠

　　作為焊接溫度的一個基準，采用的焊接方式不同, 焊接溫度也不一樣, 譬如: 多數波峰焊溫度約在240-260℃，汽相焊溫度約在215℃，再流焊溫度約為230℃。正確地講，返工溫度不高于再流焊溫度。盡管溫度接近，但決不可能達到一樣的溫度。這是因為：即所有返修過程只需要對一個局部元器件采取加溫，而再流需要對整個PCB組件進行加溫，無論是波峰焊IR和汽相再流焊均如此。

　　同樣限制返工中降低再流溫度的另一個因素是工業標準的要求，即要返修點周圍的元器件所處溫度決不能超過170℃。所以，返修中再流溫度應與PCB組件本身和要再流的元器件尺寸的大小相適應，由于本質上是PCB板的局部返修，所以返修工藝限制了PCB板的維修溫度。局部化返修的加熱范圍比生產工藝中的溫度更高一些，以抵消整個電路板組件的吸熱。

　　這么說來，仍沒有充分理由說明整塊板的返修溫度不能高于生產工藝中的再流焊溫度，從而接近半導體制造廠所推薦的目標溫度。

5．返修前或返修中PCB組件預熱的三個方法：

　　如今，預熱PCB組件方法分為三類：烘箱、熱板和熱風槽。在返修和進行再流焊拆卸元器件之前使用烘箱來預熱基板，是行之有效的。而且，預熱烘箱在烘烤掉某些集成電路中內部濕氣和防止爆米花現象上，采用烘烤是一個有利方法。所謂爆米花現象是指返修的SMD器件在濕度上高于正常器件的濕度在突然受到快速升溫時會發生的微崩裂。PCB在預熱烘箱中的烘烤時間較長, 一般長達8小時左右。

　　預熱烘箱的一個缺陷是不同于熱板和熱風槽，預熱時由一個技術員進行預熱和兼同時返修是行不通的。而且，對烘箱來講做到迅速冷卻焊點是不可能的。

　　熱板是預熱PCB板最無效的辦法。因為要維修的PCB組件不全是單面的, 當今是混合技術的世界，一面全部是平整或平面的PCB組件的確是少見的。PCB在基板兩邊一般都要安裝元器件。這些不平整的表面采用熱板預熱是不可能的。

　　熱板的第二個缺陷是一旦實現焊料再流，熱板仍會持續對PCB組件釋放熱量。這是因為，即使拔掉電源之后，熱板內仍會有儲存的殘余熱量繼續傳導給PCB阻礙了焊點的冷卻速度。這種阻礙焊點冷卻會引起不必要的鉛的析出形成鉛液池，使焊點強度降低和變差。

　　采用熱風槽預熱的優點是: 熱風槽完全不考慮PCB組件的外形（和底部結構），熱風能直接迅速地進入PCB組件的所有角落和裂縫中。使整個PCB組件加熱均勻, 且縮短了加熱時間。

6． PCB組件中焊點的二次冷卻

　　如前所述，SMT對PCBA（印制板組件）返修的挑戰在于返修工藝應該模仿生產的工藝。事實證明: 第一，在再流前預熱PCB組件是成功生產PCBA所必需的；第二，再流之后立即迅速冷卻組件也是很重要的。而這兩個簡單工藝一直被人們所忽視。但是，在通孔技術以及敏感元件的微型焊接中，預熱和二次冷卻更顯得重要。
常見的再流設備如鏈式爐，PCB組件通過再流區后立即進入冷卻區。隨著PCB組件進入冷卻區，為達到快速冷卻, 對PCB組件通風是很重要的，一般返修與生產設備本身是結為一體的。

　　PCB組件再流之后放慢冷卻會使液體焊料中的不需要的富鉛液池產生會使焊點強度降低。然而，利用快速冷卻能阻止鉛的析出，使晶粒結構更緊，焊點更牢固。

　　此外，更快地冷卻焊點會減少PCB組件在再流時由于意外移動或振動而產生一系列的質量問題。對于生產和返修，減少小型SMD可能存在的錯位和墓碑現象是二次冷卻PCB組件的另一優點。

7．結束語

　　正確預熱和再流時的二次冷卻PCB組件的好處有很多，需要把這兩種簡單程序納入技術人員的返修工作中。事實上，預熱PCB時，技術員可以同時做其它準備工作，如在PCB板上涂焊膏和焊劑。

　　當然，需要解決新返修的PCB組件工藝問題，因為它還未通過電路試驗，這也是一種真正的節約時間。顯然，不必將在返修中造成PCB報廢而節約了成本，一分預防抵得十二分治療。

　　相應地，可減少因基板脫層，生斑點或氣泡，翹曲，褪色和過早硫化而消除過多的廢品。正確使用預熱和二次冷卻是PCB組件兩個最簡單，且最必要的返修工藝。