재작업(전자공학)
Rework (electronics) |
재작업(또는 재작업)은 일반적으로 표면 장착 전자부품(SMD)의 황폐화 및 재땜을 수반하는 전자회로기판(PCB) 조립체의 재피니싱 작업 또는 수리를 위한 용어로서, 대량처리 기법은 단일 기기 수리나 교체, 경험에 의한 전문 수작업 기법에는 해당되지 않는다.결함이 있는 구성품을 교체하기 위해서는 적절한 장비를 사용하는 인력이 필요하다. BGA(Ball Grid Array) 장치와 같은 영역 배열 패키지는 특히 전문지식과 적절한 도구가 필요하다. 핫 에어건이나 핫 에어 스테이션은 장치를 가열하고 솔더를 녹이는 데 사용되며, 특수 공구는 종종 작은 구성품을 집어들고 위치시키는 데 사용된다.
리워크 스테이션은 이 작업을 수행하는 장소, 즉 일반적으로 작업대 위에 있는 이 작업의 도구와 공급품이다. 다른 종류의 재작업은 다른 도구를 필요로 한다.[1]
재작업사유
재작업은 불량품이 발견되면 여러 종류의 제조에서 행해진다.[2]
전자제품의 경우 다음과 같은 결함을 포함할 수 있다.
- 조립 불량 또는 열 순환으로 인한 솔더 조인트 불량
- 땜납 브리지 - 서로 격리되어야 하는 지점을 연결하는 불필요한 땜납 방울.
- 결함 있는 구성 요소.
- 엔지니어링 부품 변경, 업그레이드 등
- 자연스러운 마모, 신체적 스트레스 또는 과도한 전류로 인해 부품이 파손된 경우
- 액체 침투로 인해 구성 요소가 손상되어 부식, 솔더 조인트 약 또는 물리적 손상으로 이어지는 경우
과정
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재작업에는 여러 구성부품이 포함될 수 있으며, 이 구성부품은 주변 부품이나 PCB 자체에 손상되지 않고 하나씩 작업해야 한다. 작업하지 않는 모든 부품은 열과 손상으로부터 보호된다. 전자 어셈블리의 열 응력은 보드의 불필요한 수축이 즉각적이거나 향후 손상을 야기할 수 있는 것을 방지하기 위해 가능한 한 낮게 유지된다.
21세기에는 납의 건강과 환경적 위해를 피하기 위해 거의 모든 납땜이 제조된 조립품과 재작업 시 납이 없는 납땜으로 수행된다. 이러한 예방 조치가 필요하지 않은 경우 주석 납땜은 낮은 온도에서 녹아서 작업하기가 더 쉽다.
단일 SMD를 핫 에어 건으로 가열하여 PCB와 그 사이의 모든 솔더 조인트를 녹이는 것이 보통 첫 번째 단계인데, 솔더가 녹는 동안 SMD를 제거하는 것이다. 그런 다음 도체 보드의 패드 배열은 오래된 납땜기로 청소해야 한다. 이러한 잔여물은 녹는 온도로 가열하면 제거하기가 꽤 쉽다. 납땜용 쇠나 뜨거운 공기총은 황량하게 땋아 사용할 수 있다.
준비된 패드 어레이에 새 장치를 정밀하게 배치하려면 고해상도 및 확대 기능을 갖춘 고도로 정확한 시력 정렬 시스템을 능숙하게 사용해야 한다. 구성 요소의 피치와 크기가 작을수록 더 정확한 작업이 이루어져야 한다.
마지막으로 새로 배치된 SMD는 보드에 납땜된다. 신뢰할 수 있는 솔더 조인트는 보드를 예열하고 유닛과 PCB 사이의 모든 연결을 사용한 솔더의 용해 온도로 가열한 후 적절히 냉각시키는 솔더 프로파일을 사용하여 촉진된다.
SMD의 고품질 요구 또는 특정 설계는 장치의 위치를 정하고 납땜하기 전에 땜납 페이스트를 정밀하게 도포해야 한다. 보드 땜납 패드에 있는 용해된 땜납의 표면 장력은 처음에 완전히 올바르게 배치되지 않은 경우 장치를 패드와 정확하게 정렬되도록 당기는 경향이 있다.
리플로잉 및 리볼링
BGA(Ball Grid Array)와 칩 스케일 패키지(CSA)는 PCB의 매칭 패드에 연결되는 작고 촘촘한 사이즈의 패드가 아래쪽에 많이 있어 시험과 재작업에 특별한 어려움을 겪고 있다. 커넥팅 핀은 상단에서 시험할 수 없으며 전체 장치를 땜납 용융점까지 가열하지 않고는 탈착할 수 없다.
BGA 패키지 제작 후, 작은 땜납 볼이 아래쪽의 패드에 접착된다; 조립하는 동안 볼링된 패키지는 PCB 위에 놓여져 땜납을 녹이기 위해 가열되며, 모든 것이 잘 되어 있어 인접한 패드들 사이에 아무런 관련 없는 땜납 브리징 없이 장치의 각 패드를 PCB의 짝과 연결한다. 조립 중에 발생한 불량 연결부를 감지하여 조립품을 재작업(또는 폐기)할 수 있다. 작동 온도에서 열팽창과 수축에 의해 종종 유발되는, 그 자체로 결함이 없는 장치들의 불완전한 연결은 드물지 않다.
불량 BGA 연결로 인해 고장 난 어셈블리는 리플로우를 하거나 장치를 제거하고 솔더, 재볼링 및 교체로 청소하여 수리할 수 있다. 폐기된 조립품에서 기기를 회수하여 같은 방법으로 재사용할 수 있다.
리플로우 솔더링 제조 공정과 유사한 재작업 기법으로서 리플로우는 결함이 있는 회로 기판을 제거하기 위해 장비를 해체하고, 전체 보드를 오븐에 예열한 후, 비기능 구성부품을 더 가열하여 솔더를 녹인 후, 냉각시키고, 신중하게 결정된 열 프로파일에 따라 재조립하는 것을 포함한다. 구성 요소를 탈거 및 교체할 필요 없이 연결 불량 문제를 수리할 수 있는 프로세스 이것은 문제를 해결할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다; 그리고 얼마 후에 리플로우된 보드가 다시 고장날 가능성이 있다. 한 수리업체는 일반적인 기기(PlayStation 3와 Xbox 360)의 경우 예상치 못한 문제가 없을 경우 약 80분이 소요된다고 추정한다.[3] 전문 수리업자들이 노트북 컴퓨터 그래픽 칩의 리플로우를 논의하는 포럼에서, 서로 다른 기고자들은 전문 장비와 기술로 리플로우를 하는 성공률(6개월 내 실패 없음)[4]을 60-90%로, 가치가 완전한 리플로우는 가치가 완전한 리볼링을 정당화하지 못한다. 리플로잉은 가정용 오븐이나[5] 히트 건으로 비전문적으로 할 수 있다.[6] 그러한 방법은 일부 문제를 해결할 수 있지만, 숙련된 기술자가 전문 장비를 사용하여 달성한 정확한 열 프로파일링으로 가능한 것보다 결과가 덜 성공적일 가능성이 높다.
리볼링은 칩이 보드에서 제거될 수 있을 때까지 분해, 가열, 장치 제거, 장치 및 보드에 남아 있는 땜납 제거, 새 땜납 볼 장착, 연결 상태가 좋지 않을 경우 원래 장치 교체, 또는 새 장치 사용, 개발 가열 등을 포함한다.얼음 또는 판자를 제자리에 땜질할 수 있다. 새로운 볼은 다음과 같은 몇 가지 방법을 통해 배치할 수 있다.
- 볼과 솔더 페이스트 또는 플럭스에 스텐실을 사용하여
- 장치 패턴에 해당하는 볼이 내장된 BGA "사전 양식" 사용
- 반자동 또는 완전 자동화 기계 사용.
위에서 언급한 PS3와 Xbox의 경우 모든 것이 잘 되면 시간은 약 120분이다.[3]
칩은 리볼링의 반복적인 가열과 냉각으로 인해 손상될 위험이 있으며, 제조사의 보증은 이 경우를 다루지 않는 경우가 있다. 땜납 심지로 땜납을 제거하면 기기는 흐르는 땜납 욕조를 사용하는 것보다 열응력을 적게 받는다. 시험에서 20개의 장치를 몇 번 재볼링했다. 2개는 제 기능을 못 했지만 다시 제구력을 발휘한 뒤 다시 제구력을 되찾았다. 하나는 실패하지 않고 17번의 열 순환을 받았다.
결과.
적절하게 수행된 재작업은 재작업된 어셈블리의 기능을 복원하며, 그 이후의 수명에 큰 영향을 주어서는 안 된다. 따라서 재작업 비용이 조립품의 가치보다 적은 경우에는 전자 산업의 모든 분야에서 널리 사용되고 있다. 통신 기술, 엔터테인먼트 및 소비자 기기, 산업 상품, 자동차, 의료 기술, 항공우주 및 기타 고출력 전자 제품의 제조업체 및 서비스 제공업체는 필요할 때 재작업한다.
참고 항목
참조
- ^ "Product Rework Rework Process in Manufacturing". Lean Supply Solutions - Innovative Supply Chain Solutions. Retrieved 2020-06-02.
- ^ Rasmussen, Patty. "Reduce Manufacturing Rework: Five Steps to Take". news.ewmfg.com. Retrieved 2019-02-23.
- ^ a b PS3 YLOD와 Xbox RROD의 재작업 해석: Reflow vs Reball
- ^ badcaps.net 포럼: 노트북 리플로우를 통해 신뢰성 향상
- ^ 보드에 땜납을 다시 흘려 VGA 카드 수리(국내 오븐 사용)
- ^ 스파크펀 자습서: Reflow skillet, 2006년 7월
