Usuwanie lutu z płytki PCB bez uszkodzenia padów

Usuwanie lutu, czyli rozlutowywanie, to sztuka ponownego topienia i czyszczenia złącza bez uszkodzenia padu lub płytki pod nim. Usuwanie lutu z płytki PCB jest trudniejsze niż jego nakładanie, ponieważ trzeba podgrzać istniejące złącze, usunąć lut i przerwać proces, zanim miedziany pad się uniesie. Właściwe podejście zależy od rodzaju elementu: złącza przewlekane, układy scalone do montażu powierzchniowego, układy scalone o małym rozstawie i układy scalone z siatką kulkową – każde z nich wymaga innych narzędzi. Ten poradnik omawia narzędzia, złote zasady, technikę dla każdego typu elementu oraz sposób ochrony padów i czyszczenia po ich usunięciu.

Dlaczego usuwanie lutu jest trudniejsze niż jego nakładanie

Nakładanie lutu to kontrolowana, jednokierunkowa czynność. Jego usunięcie oznacza odwrócenie gotowego połączenia, co niesie ze sobą dwa problemy.

Ciepło tam, gdzie go nie chcesz

Aby stopić istniejące złącze, należy ponownie podgrzać pad i przytwierdzoną do niego miedź. Duże płaszczyzny i gruby miedziany knot, który się nagrzewa, powodują, że trzeba dostarczać więcej ciepła przez dłuższy czas – dokładnie to, co powoduje unoszenie się padów. Płytki wielowarstwowe pogarszają ten stan, ponieważ płaszczyzny wewnętrzne działają jak radiatory.

Płyta już zbudowana

W przeciwieństwie do lutowania nowej płytki, rozlutowywanie odbywa się na płytce z lutami, gdzie sąsiednie elementy, delikatne ścieżki i małe pady są narażone na ryzyko. Celem jest zatem nie tylko usunięcie lutu, ale zrobienie tego z jak najmniejszym naprężeniem i temperaturą, aby płytka przetrwała do późniejszego montażu lub naprawy.

Narzędzia do rozlutowywania i ich zastosowanie

Każde narzędzie do rozlutowywania jest przeznaczone do konkretnych złączy; większość stołów posiada kilka takich narzędzi.

Podgrzewacz lub płyta grzewcza to cenne uzupełnienie wszystkich tych elementów: nagrzanie całej płytki zmniejsza szok temperaturowy i skraca czas, jaki narzędzie musi poświęcić na połączenie. W przypadku montażu przewlekanego stacja rozlutownicza jest najskuteczniejszym narzędziem; w przypadku montażu powierzchniowego, niezbędne jest gorące powietrze.

Jakiego narzędzia do rozlutowywania użyć

Przy użyciu kilku dostępnych narzędzi szybka mapa mentalna oszczędza czas i chroni tablicę.

Schemat jest prosty: płaskie pady i mostki pasują do knota, otwory pasują do przyssawki lub stacji, a wszystko, co montowane powierzchniowo lub ukryte, pasuje do gorącego powietrza, z dodatkowym podgrzewaniem, gdy w grę wchodzi duża ilość miedzi. Dopasowanie narzędzia do złącza to połowa czystego demontażu; druga połowa to dyscyplina cieplna stosowana podczas starannego montażu i obróbki.

Najlepsze praktyki rozlutowywania

Niezależnie od tego, co usuwasz, obowiązuje kilka zasad. Ich przestrzeganie pozwala odróżnić czyste usunięcie deski od usunięcia uszkodzonej.

• Dodaj świeżą cynę i topnik. Ponowne roztopienie starego złącza nowym lutem z rdzeniem topnikowym pomaga w jego stopieniu i przepływie, co jest szczególnie ważne w przypadku starych lub bezołowiowych złączy.
• Podgrzej, jeśli to konieczne. Płytki wielowarstwowe, gruba miedź i połączenia płaskie korzystają z podgrzewania wstępnego, dzięki czemu nie trzeba walczyć z radiatorem.
• Używaj minimalnej ilości ciepła i czasu. Wejdź, usuń lut i wyjdź; długotrwałe ciepło unosi pady.
• Nie ciągnąć, dopóki nie będzie roztopione. Poczekaj, aż wszystkie połączenia danej części będą stopione, zanim ją podniesiesz, w przeciwnym razie rozerwiesz podkładki.

Pierwsza, sprzeczna z intuicją zasada, czyli dodawanie lutu w celu usunięcia lutu, jest pomijana przez początkujących. Świeży lut z rdzeniem topnikowym odnawia zmęczone złącze, dzięki czemu odłącza się ono bez problemu, a nie rozmazuje się, gdy jest na wpół zamrożone.

Jak usunąć elementy przewlekane

Połączenia przewlekane to klasyczna metoda rozlutowywania. Istnieją dwa niezawodne sposoby.

Knot lub przyssawka

1. Dodaj odrobinę świeżego lutu i topnika do złącza.
2. Podgrzej złącze, aż się stopi, a następnie albo połóż na nim knot lutowniczy, aby odciągnąć lut, albo użyj odsysacza lutowniczego, aby wyciągnąć lut z otworu.
3. W razie potrzeby powtórz czynność, a następnie delikatnie uwolnij przewód, który powinien teraz poruszać się w przezroczystym otworze.

Stacja do rozlutowywania lub stop niskotopliwy

W przypadku elementów wielopinowych, stacja do rozlutowywania z podgrzewaniem próżniowym czyści każdy otwór w jednym kroku. Alternatywnie, nałożenie stopu niskotopliwego na wszystkie piny utrzymuje je stopione razem, umożliwiając natychmiastowe podniesienie złącza lub elementu wielowyprowadzeniowego. W każdym razie, nigdy nie należy wyciągać elementu z płytki, którego połączenia nie są całkowicie stopione, ponieważ w ten sposób uszkadzają się otwory i ścieżki.

Jak usunąć układy scalone montowane powierzchniowo

Pasywne elementy dwuzaciskowe i małe elementy montowane powierzchniowo można szybko zdemontować, stosując odpowiednią metodę.

• Ogrzewanie naprzemienne. Żelazkiem rozgrzewaj szybko jeden koniec, a potem drugi, dodając topnik, aż oba połączenia się stopią i część zostanie zsunięta.
• Stop niskotopliwy. Połącz oba zaciski stopem o niskiej temperaturze topnienia, aby pozostały stopione razem, a następnie odsuń część.
• Puste słowa. Skoncentrowany strumień gorącego powietrza ponownie roztapia oba złącza na raz, umożliwiając ich czyste usunięcie.

Ryzyko związane z małymi częściami polega na przeciąganiu półstopionego elementu po podkładce i jego rozerwaniu. Cierpliwość, aż oba końce będą płynne, wspomagana topnikiem i odrobiną świeżego lutu, pozwala tego uniknąć. Pęseta i powiększenie pozwalają kontrolować podnoszenie, a nie zgadywać.

Jak usunąć układy scalone, QFN i BGA

Części wielowyprowadzeniowe i z ukrytymi zakończeniami prawie zawsze wymagają użycia gorącego powietrza.

W przypadku BGA, element jest osadzony na siatce ukrytych kulek, dzięki czemu można go poddać lutowaniu rozpływowemu (reflow) wyłącznie gorącym powietrzem lub podczerwienią, a po stopieniu podnieść prosto w górę i ponownie uformować kulkę przed ponownym użyciem. Weryfikacja nowych połączeń wymaga prześwietlenia rentgenowskiego, tego samego sprzętu, którego używa się na linii produkcyjnej do elementów z siatką kulkową, szczególnie w przypadku gęstych płytek, powszechnie stosowanych w produkcji wysokowydajnej . Jeśli stary element ma zostać wyrzucony, wcześniejsze odcięcie wyprowadzeń układu scalonego z wyprowadzeniami pozwala na delikatniejsze usunięcie go z padów.

Jak uniknąć podnoszenia padów podczas rozlutowywania

Ponieważ podgrzewanie jest nieuniknione, ochrona padów jest kluczową umiejętnością podczas rozlutowywania i jest bezpośrednio związana z przyczyną unoszenia się padów.

• Zminimalizuj czas oczekiwania. Im dłużej podkładka pozostaje ciepła, tym słabsze staje się jej połączenie z laminatem.
• Podgrzej miedziany element chłodzący. Połączenia płaskie i miedziane wymagają podgrzewacza, aby nie dopuścić do utrzymywania ciepła na podkładce.
• Nigdy nie podważaj na zimno. Podnoszenie lub podważanie części przed stopieniem jej połączeń powoduje natychmiastowe zerwanie podkładki.
• Bądź delikatny dla frajera. Przesuwanie końcówki odkurzacza po miękkiej, gorącej podkładce może ją uszkodzić.

Odzwierciedlają one przyczyny odpadania padów: ciepło, czas, powtarzające się cykle i siły mechaniczne. Płytka zbudowana na laminacie o odpowiedniej wytrzymałości na odrywanie miedzi, czyli rodzaju materiału określonego podczas produkcji PCB , lepiej znosi również poprawki, co ma znaczenie w przypadku płytek, które mogą być serwisowane.

Czyszczenie i kontrola po odlutowaniu

Usunięcie części nie jest ostatnim krokiem; podkładka musi być gotowa na to, co nastąpi później.

• Wyczyść pozostałości. Topnik i stop niskotopliwy pozostawiają osad, który należy usunąć, zwłaszcza przed ponownym lutowaniem lub powlekaniem.
• Sprawdź podkładkę. Przed zamontowaniem nowej części sprawdź, czy nie została ona podniesiona, uszkodzona lub czy nie brakuje miedzi.
• Ponownie zacynuj podkładkę. Cienka, świeża warstwa lutu przygotowuje podkładkę do zamontowania nowego elementu.

Czyszczenie ma znaczenie, ponieważ pozostałości po przeróbkach mogą korodować lub powodować przecieki, tak jak po pierwotnym montażu. Celem jest uzyskanie czystego, nieuszkodzonego, świeżo pocynowanego padu, co zapewnia niezawodność lutowania. W przypadku płytek, które wracają do produkcji, a nie są jednorazową naprawą, ta sama procedura sprawdza się w przypadku montażu wielkoseryjnego , a płytki o dużej wytrzymałości termicznej, takie jak zespoły z metalowym rdzeniem, wymagają dodatkowego podgrzewania wstępnego podczas wszelkich przeróbek.

Potrzebujesz dobrze zbudowanych desek? Uzyskaj wycenę

Usuń lut, przetapiając spoiny świeżym lutem z rdzeniem topnikowym, dopasowując narzędzie do elementu i utrzymując temperaturę i czas spoczynku na minimalnym poziomie, aby pady przetrwały. Następnie wyczyść i sprawdź, a płytka będzie gotowa do montażu kolejnego elementu. Możesz dowiedzieć się więcej o Highleap Electronics oraz naszych usługach produkcji i montażu. Szybki przegląd projektu może również wskazać cechy utrudniające przeróbki.

Najczęściej zadawane pytania

Jaki jest najłatwiejszy sposób usuwania lutowia z płytki PCB?

Dodaj do połączenia świeży lut z rdzeniem topnikowym, a następnie użyj knota lutowniczego do płaskich padów i mostków lub odsysacza do lutowania w przypadku połączeń przewlekanych. Świeży lut pomaga staremu lutowi stopić się i rozpłynąć, dzięki czemu można go łatwo odłączyć. W przypadku elementów montowanych powierzchniowo i z kulkami, praktyczne jest użycie gorącego powietrza zamiast lutownicy.

Po co dodawać lut, skoro próbuję go usunąć?

Świeży lut z rdzeniem topnikowym odnawia stare lub utlenione złącze, dzięki czemu topi się ono równomiernie i płynie, zamiast rozmazywać się na wpół zamarznięte. Zawarty w nim topnik ułatwia również oderwanie lutu od podłoża. Jest to najczęściej pomijany krok przez początkujących, a dodanie topnika sprawia, że ​​usuwanie jest znacznie czystsze.

Jak uniknąć podnoszenia padów podczas rozlutowywania?

Ogranicz temperaturę i temperaturę do minimum, podgrzewaj płytki strugami lub grubą miedzią i nigdy nie podważaj ani nie podnoś części, dopóki wszystkie jej połączenia nie zostaną całkowicie stopione. Delikatnie używaj końcówki próżniowej na rozgrzanej podkładce. Te kroki przeciwdziałają tym samym czynnikom, czyli temperaturze, czasowi i sile, które powodują podnoszenie się podkładki.

Jak usunąć część przewlekaną z wieloma bolcami?

Użyj stacji lutowniczej z podgrzewanym podciśnieniem, aby oczyścić każdy otwór za jednym razem, lub nałóż stop niskotopliwy na wszystkie piny, aby stopiły się razem i element można było wyjąć od razu. Zawsze upewnij się, że każde połączenie jest stopione przed wyjęciem elementu, aby uniknąć uszkodzenia otworów i ścieżek.

Czy mogę wyjąć BGA ręcznie?

Nie. Układ BGA jest osadzony na ukrytych kulkach lutowniczych, które można poddać procesowi lutowania wyłącznie za pomocą stacji lutowniczej na gorące powietrze lub podczerwień, a następnie po stopieniu podnieść do góry. Aby go ponownie użyć, należy go ponownie napełnić kulkami, a nowe połączenia zweryfikować promieniami rentgenowskimi. Lutownica nie może dotrzeć do połączeń pod obudową.

Czym jest stop lutowniczy o niskiej temperaturze topnienia i kiedy należy go używać?

To specjalny stop, który topi się w niższej temperaturze i dłużej pozostaje stopiony po zmieszaniu z istniejącymi połączeniami, dzięki czemu idealnie nadaje się do usuwania złączy, elementów wielowyprowadzeniowych i układów scalonych montowanych powierzchniowo, które muszą zostać usunięte w nienaruszonym stanie. Utrzymuje wszystkie połączenia w stanie płynnym jednocześnie, dzięki czemu element można łatwo podnieść bez długotrwałego nagrzewania pojedynczego padu.

Czy muszę czyścić płytkę po odlutowaniu?

Tak. Topnik i stop niskotopliwy pozostawiają osad, który może powodować korozję lub wycieki, podobnie jak po pierwotnym montażu, dlatego należy go usunąć przed ponownym lutowaniem lub powlekaniem. Następnie należy sprawdzić pad pod kątem uszkodzeń i ponownie lekko go pocynować, aby był gotowy do wymiany.

Które narzędzie do rozlutowywania powinienem kupić jako pierwsze?

W przypadku prac głównie z otworami przelotowymi, odsysacz lutowniczy z knotem lutowniczym zapewnia podstawowe i niedrogie rozwiązania, a stacja rozlutownicza z podgrzewaniem próżniowym to ulepszenie do częstych prac. W przypadku montażu powierzchniowego, kluczowym narzędziem jest stacja lutownicza na gorące powietrze. Wiele stołów lutowniczych zawiera knot lutowniczy, knot lutowniczy i gorące powietrze, ponieważ każdy z nich nadaje się do różnych połączeń.

Dlaczego połączenie z płaszczyzną uziemienia jest tak trudne do odlutowania?

Duża miedziana płytka odprowadza ciepło od złącza, przez co lut ma trudności z jego stopieniem, a podgrzewanie trwa dłużej, co naraża pad. Wstępne podgrzanie całej płytki pozwala szybko osiągnąć temperaturę złącza bez długotrwałego nagrzewania miejscowego, co może być problemem, który można zmniejszyć poprzez kontrolę DFM poprzez dodanie odciążenia termicznego.

Czy mogę ponownie wykorzystać komponent po jego wylutowaniu?

Często tak w przypadku elementów przewlekanych i wielu elementów montowanych powierzchniowo, o ile nie uległy przegrzaniu, choć wyprowadzenia mogą wymagać czyszczenia i ponownego cynowania. Układy BGA należy ponownie kulkować przed ponownym użyciem. Jeśli element był trudny do usunięcia lub mocno się nagrzał, zazwyczaj bezpieczniej jest go wymienić niż ryzykować awarię podzespołu.