PROGRAMUL DE STUDIU : REȚELE ȘI SOFTWARE DE TELECOMUNICAȚII FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT : ZI Proiect de Diplomă COORDONATOR ȘTIINȚIFIC Șef Lucr ări dr. ing…. [610315]

UNIVERSITATEA DIN ORADEA
FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRICĂ ȘI
TEHNOLOGIA INFORMAȚIEI
PROGRAMUL DE STUDIU : REȚELE ȘI SOFTWARE DE
TELECOMUNICAȚII
FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT : ZI

Proiect de Diplomă

COORDONATOR ȘTIINȚIFIC

Șef Lucr ări dr. ing. Adrian Burcă

ABSOLVENT: [anonimizat]
2018

UNIVERSITATEA DIN ORADEA
FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRICĂ ȘI
TEHNOLOGIA INFORMAȚIEI
PROGRAMUL DE STUDIU : REȚELE ȘI SOFTWARE DE
TELECOMUNICAȚII
FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT : ZI

PROCESUL DE REWORK AL
BGA

COORDONATOR ȘTIINȚIFIC
Șef Lucrări dr. ing. Adrian Burcă

ABSOLVENT: [anonimizat]
2018

3

Cuprins

Introducere…………………………………………………………………………………..pag . 4
Capitolul 1. Standardul IPC A 610D……………………………………………….pag. 6
Capitolul 2. Proces ul de rework ……………………………………………………..pag. 9
2.1. Procesul de rework……………………………………………………pag. 9
2.2. Procesul de reflow…………………………………………………….pag. 10 2.3. Soluții de rework………………………………………………………pag. 11
Capitolul 3. Zevac Onyx 29 ……………………………………………………………pag. 18
3.1. Descriere generală…………………………………………………….pag. 18
3.2. Componentele robotului Onyz 29………………………………..pag . 20
Capitolul 4. Raport BGA rework …………………………………………………….pag . 24
Capitolul 5. Executare program ………………………………………………………pag . 28
Capitolul 6. Lucrarea practică…………………………………………………………pag. 32
Concluzii……………………………………………………………………………………..pag. 40
Bibliografie………………………………………………………………………………….pag. 42

4

Introducere

În această lucrare de licență se prezintă procesul de rework si reflow, care este o
procedură foarte importantă în repararea unui produs electronic sau a unei placi populată cu
componente electronice.
Procesul de rework înseamnă operațiune a de refinisare sau de reparare al unei plăci
electronice cu circuite imprimate (PCB). Cu alte cuvinte se poate spune c ă procesul de
rework reprezintă refacerea conexiunilor între un circuit PCB și socluri aflate pe placa de
bază.
Procesul de reflow este acțiunea prin care se lipește pe un PCB o component ă sau
componentele care au fost date jos la procesul de rework, adică procedeul de atașare a
componentelor pe suprafața unui PCB.
Lucrarea este structurată pe șase capitole, introducere, concluzii generale ș i
bibliografie.
În primul capitol este prezentat standard ul de bază folosite în industria electronică ,
IPC A 610D, care face referire la protecția ESD a componentelor electronice. În industria
constructoare de componente electronice, este foarte importan t să avem zone ESD. Termenul
de ESD ( Electrostatic Sensitive Device) înseamnă dispozitiv electronic sensibil la descărcări
electrostatice.
În al II- lea capitol numit “ Proces ul de rework ”, aflăm despre cele 3 procese din
clinica de rework, adică procesul de rework, procesul de reflow și procesul de reballing.
Procesul de rework este operațiunea de reparare a unui PCB. Procesul de reflow înseamnă
lipirea unei componente pe un PCB.
Următorul capitol se axează pe robotul Zevac, care este mașin a Onyx 29 ce se ocupă
de executarea acestor procedee. Mașinăria Zevac Onyx29 este un robot semi -automat , unde
componentele și datele sale tehnice sunt prezentate în detaliu.

5
Capitolul al IV-lea prezintă raportul procesului BGA rework referitoare la
îndepărtarea solvențilo r reziduali rezultați din proces , precum și problemele ce pot apare în
timpul procesul și care trebuie rezolvate pentru a îmbunătății calitatea plăcuței și
componentelor sale.
Capitolul următor descrie pașii pentru executarea programului folosit de către robotul
Zevac Onyx 29.
În ultimul capitol este prezentată lucrarea practică, care a fost f ăcută în cadrul
companiei Celestica Romania din Oradea, unde am avut de creat de la zero programul de
rework si reflow asupra unor componente de pe un PCB.
La baza d ezvoltării acestei lucrări s -au avut în vedere mai multe obiective, dintre care
cele mai importante sunt cele legate de descrierea procesului BGA rework, precum și de dezvoltarea unui program propriu de executare cu ajutorul robotului Zevac Onyx 29 și
realizarea practică a acestui proces de refinisare/reparare a plăcilor PCB în cadrul companiei
Celestica Romania.

6
Capitolul 1
Standardul IPC A -610D

Standardul IPC -A-610D se folose ște în industria electronică de asamblare (auto,
electronic ă, aparatur ă medicala, aeronautică etc.) .
Standardul IPC A -610 a apă rut în august 1983. De -a lungul timpului s -au tot adă ugat
unele reglement ări noi, astfel c ă în anul 1990 apare IPC A -610A, în decembrie 1994 exista
standardul IPC -A-610B, în anul 2000 a apă rut IPC -A-610C , iar din februarie 2005 în forma
finală IPC -A 610D [1].
Acest standard prevede că într-o fabric ă unde se lucreaz ă cu componente electronice,
trebuie s ă se amenajeze arii de protecție, sau în toată hala de lucru, numite ZONE ESD.
Termenul ESD este prescurtarea de la Electrostatic Discharge , care înseamnă în limba
româ nă, descărc ări electrostatice.
Exemple de zone/obie cte ESD care trebuie s ă fie conform normei IPC A -610D sunt:
• zonele de lucru
• podeaua
• hainele angajaț ilor (halat/ încăl țăminte ESD)
• scaunele
• mesele
• uneltele de lucru (clești , patenți , foarfeci etc.)
• chiar ș i materialele p entru ambalarea produselor.

Cum put em știi dac ă o zona este de tip ESD?

Cel mai simplu mod de a recunoaște dacă o arie de lucru este protejat ă ESD se
realizează cu ajutorul următoarelor semne, prezentate în Fig. 1.1:

7

Fig. 1.1. Semne ESD [1]

Primul simbol din figura 1.1. reprezintă o sensibilitate ridicat ă a componentelor
asupra descărcărilor electrostatice. Al doilea s imbol este folosit pentru a determina zona de
ESD.
Uneori pe lângă simbol mai poate s ă apară și scris, ca de exemplu “ESD
PROTECTED AREA”.
Atunci când nu se cunoaște dacă un produs/componenta este ESD sau NON ESD,
acesta va fi “mânuit ” ca și cum ar fi de tip ESD, pentru a preveni pâ nă se va determina cu
exactitate dacă este sau nu un produs ESD.

Cum mânuim componentele /PC B-urile pentru a avea protecție ESD?
Componentele trebuie ținute în folia de protecție atâta timp c ât nu se lucrează cu ele
în zone special amenajate ESD.

Pentru ca o masa de lucru s ă fie ESD trebuie sa respecte mai multe cerințe, printre
care amintim următoarele:
• să fie împământată (să aibă o caps ă pentru împământare)
• blatul s ă fie acoperit cu material ESD (capsa de î mpământare s ă fie prinsa de acest
material)
• la măsurătoare fa ța de podea s ă nu dep ășească valoare de 999 MOhm.

8

Operatorii/tehnicienii sau inginerii care lucrează la aceste mese protejate E SD, pe
lângă echipamentul pe care îl folosesc și îmbrăcămintea, aceștia mai trebuie s ă poarte o
brățar ă. Aceasta brățară are rol de împământare.

9

Capitolul 2
Proces ul de rework

2.1. Procesul de r ework
Datorită evoluției dinamice a electronicii, liniile de asamblare SMT sunt în continuă
schimbare, ce a făcut ca optimizarea asamblării să necesite efort si timp î n plus.
Lucrurile mici pot avea efecte negative destul de mari. De exemplu , o bula mic ă de
aer sub un BGA lipit poate duce la o cădere a întregului produs. Din cauza complexității de
asamblare, care are o creștere continuă a densității componentelor, ciocanul de lipit a devenit
inutil, astf el că s-au dezvoltat diferiți roboti pentru a realiza acest lucru .
Procesul de rework reprezintă termenul ce definește operațiunea de refinisare sau
reparaț ie al unei placi electronice cu circuite imprimate (PCB), care implic ă de obicei
dezasamblarea și reutilizarea componentelor electronice montate pe suprafață (SMD). Aceste
metode de procesare î n mas ă nu se aplica pentru a repara sau a înlocui un singur dispozitiv,
iar tehnicile manuale specializate, fiind utilizate de către un personal de specialitate, nu sunt
necesare pentru înlocuirea componentelor defecte (BGA). De aceea, lucru l necesit ă in special
o expertiz ă și niște instrumente adecvate [2, 7- 10].
Astfel, putem spune c ă procesul de rework este refacerea conexiunilor î ntre un circuit
(BGA -conexiune a ce se realizează printr -o matrice de bile fără plumb) și socluri aflate pe o
placă de baz ă.
Tehnica de rework este practicat ă în multe tipuri de producție , atunci c ând se g ăsesc
produse cu defecte.
Pentru electronic ă aceste defecte pot include:
– Amestecur ile de lipit sunt slabe din cauza asamblării defectuoase sau din cauza
ciclului termic ;
– Capetele de lipit – picături nedorite de cositor, care conecteaz ă puncte c e trebuie
izolate una de cealalt ă;

10
– Elemente defecte;
– Schimbarea componentelor tehnice, actual izări etc .
Astăzi se folosește tot mai des cositorul f ără plumb (RoHS). Acest aliaj este format
din cupru, staniu si argint (cu o concentra ție de argint î ntre 2 -5%). Acest aliaj are o
temperatură mare de lipire, undeva in jurul temperaturii de 235° C, dar are o elasticitate mult
mai mic ă față de cositorul cu plumb, a cărui temperatură de topire este in jur la 180° C.

2.2 Procesul de reflow
Soluț ia de lipire reflow este un proces î n care pasta de lipire (un amestec lipicios de
lipit si un flux de pulveriza re) este utilizat ă pentru a ataș a temporar una sau mai multe
componente electrice la placi de contact, dup ă care întregul ansamblu este supus unei c ălduri
controlate, conect ând permanent î mbinarea.
Încălzirea poate fi realizat ă prin trecerea ansamblului p rintr-un cuptor de refolosire
sau sub o lampă cu infraro șu, sau prin lipirea unor îmbinări individuale cu un creion cu aer
cald, precum și cu anumiți roboț i de reflow.
Procesul de reflow este cea mai obi șnuită metod ă de ataș are a componentelor pe
suprafa ța unei placi de circuite, deș i poate fi utilizată și pentru componentele prin gă uri (prin
umplerea g ăurilor cu pasta de lipire ș i introducerea cablurilor componentelor prin pasta).
Atunci c ând se util izează pe placi care con țin un amestec de componente SMT ș i
THT, reflow -ul prin g ăuri permite eliminarea etapei de lipire a undelor din procesul de
asamblare, reduc ând substanțial costurile de asamblare.
Scopul acestui proces de refolosire, este de a topi biluț ele de cos itor și de a încălzi
suprafe țele adiacente, fără a supraîncălzi și a distruge componentele electrice. În procesul de
lipire convenț ional, exista de obicei patru etape, numite ș i “zone”, fiecare av ând un profil
termic distinct:
– preîncălzire,
– înmuierea termică (adesea scurt ă pentru a se î nmuia ),
– reflow ș i
– răcire.

11

3.3. S oluții de rework
BGA ( Ball Grid Array) este o tehnică superioară de montare pe o suprafață PCB a
circuitelor integrate prin care se pot monta un număr superior de pini , deoarece se utilizează
întreaga suprafață inferioară a capsul ei [9-11].
Procesul BGA rework ( reballing) este o operațiune de reparare a plăcilor de bază ce
conțin chipuri BGA, sau mai precis reprezintă o relipire a acestor chipuri "lipite" utilizând
bile d in aliaj de cositor.
BGA rework – soluț ii pentru rework al BGA-urilor :
1. Primul pas este de a g ăsi o soluț ie cat mai optima si eficienta pentru a rezolva
problema BGA -urilor.
2. Analizarea problemelor .

Principalele problem e care pot ap ărea la un BGA sunt următoarele:
a) Deschideri în mijlocul dintre părțile BGA-ului

Fig. 2.1 Deschideri în mijlocul părții laterale a BGA -ului [ 2, 6]

b) Deschideri in centrul B GA-ului

c) Scurt -circuitări/întreruperi (Shorts ) în col țurile B GA-ului

12

Fig. 2.2 Shorts în colturile BGA [ 2, 6]

d) Îndoirea ambelor și a B GA-ului si al P CB-ului

Fig. 2.3. Îndoiri ale BGA și PCB [2, 6]

3. Găsirea duzei ( nozzel e) perfect e
– Exist ă 3 tipuri de duze :
• Duze deschis e cu tub de vacuum

Fig. 2.4 Duze deschise cu tub de vacuum [2, 6]

13
• Duze închis e cu orificii pentru o încălzire uniform ă

Fig. 2.5. • Duze închise cu orificii pentru o încălzire uniformă [2, 6]

• Duze deschis e cu tub de vid si elice pentru debit de aer î n interiorul duzei

Fig. 2.6. •Duze deschise cu tub de vid si elice pentru debit de aer în interiorul duzei [2, 6]

4. Const ruirea profilului " Termen profil corect" (right profile ) :
– Al patrulea pas este unul dintre cei mai importanți în procesul de rework pentru a nu
deteriora placa.
– Se pot folosi două tipuri de profil uri: în scări sau în pantă (pentru diagrame)

14

Fig.2.7. P rofil in sc ări – încăl zire rapid ă [2, 6]

Fig.2.8. P rofil î n pant ă pentru o încălzire uniform ă a plăcii [2, 6]

– Se utilizează două tipuri de duze: de tip b și c.
– Placa se pune pe un suport specific creat special pentru a împiedica îndoirea sau
deteriorarea în timpul proce sului de rework.
– Se folosește o pantă de 0,3 mm pentru a preveni apariția unui scurt -circuit ( short )
dintre lipituri, localizat într -unul dintre colțurile sale critice .

15

Fig. 2.9 Profilul de lipire ( soldering) [2, 6]

5. Descrierea solu ției (procesului)

Fig. 2.10. Descrierea cadrului procesului de rework [2, 6]

16

Fig. 2.11. Înainte de proces [ 2, 6]

Fig. 2.12 După proces [2, 6]

– Cadrul de rework asigură o repetabilitate mai mare procesului.
– Prin menținerea plăcii într -o poziție fixă se exclude orice posibilitate de îndoire a PCB -ului.
– Sub suportul plăcii este necesar să nu mai existe nici o deschidere în centrul componentei.

17
6. Controlul
– Pentru a sigura un proces de rework cât mai sigur se înserează în programul mașinii ferestre
de tip " pop-up", care nu permit sărirea unei etape și pentru siguranță.

7. Concluzii
– După ce s -au folosit toți parametrii pentru rework, acest proces poate fi aplicat oricărui tip
de BGA ce asigură un rework al BGA -ului cât mai corect posibil.

Fig. 2.13. Exemple de erori printing [ 2, 6]

18
Capitolul 3
Zevac Onyx 29

3.1. Descriere generală
Onyx 29 este o instalație semi -automat ă pentru procesul de lipire ș i înlăturare
(soldering and removal ) al PCB -ului. Acest robot este fabricat de c ătre firma Zevac AG din
Elveția [7].

Fig. 3.1 Mașina Onyx 29 [7]

19
Acea stă instalație este utilizat la o scar ă largă in clinicile de rework. Onyx29 este un
aparat profesional hi gh-tech care se poate folosi cu u șurință de că tre operatori, tehnicie ni sau
ingineri.
Este un echipament cu un s istem viz ual special, pentru a avea o acurateț e cât mai bun ă
a SMT -urilor ș i pentru o prindere mai exact ă a componentelor pe plac ă.
Este ideal pentru:
• Procesul de reparare (Repair Process ) – BGA -urile care au componente nealiniate
corect , sau care au componente defecte, se poat e ușor repara.
• Prototipuri – Onyx29 poate s ă facă simultan asamblarea ș i lipirea componentelor
pe pl ăcile de prototip.
• Post-asamblare: componentele care au fost uitate î n procesul de SMT, se pot
adăuga și lipi dup ă;
• Asamblare: Zevac Onyx29 este cel mai precis aparat pentru asamblare, de la cea
mai ușoara (placă nepopulat ă) până la cea mai “inundata“ placă de componente;
• Cerințele pieței: îndeplinește toate cerințele pieței pentru rework si reball ing.
• Procesul automat de control: proces pentru prinderea de componente, flux, lipire
(soldering) , desoldering (profil uri termice), av ând un rezultat complet
automatizat.

Tipuri de componente pe care le poate “repara” Zevac Onyx 29 sunt următoarele
componente electronice SMT:
• Chipuri
• Flip Chips
• uBGA, CSP, BGA;
• LGA
• Conectori+ cu pas fin;
• Componente unice;
• Etc.
Aceste componente sunt ridicate/ așezate cu ajutorul unor duze ( nozzles):

20

Fig. 3.2 Onyx 29 – duze de gaz standard [7]

3.2 Componentele robotului Onyx29

Fig. 3.3. Mașina Onyx 29 – componente [7]

21
Unde: 1 – Sistem inspec ție vizuala MFOV , 2 – Baza plană cu senzori de for ță, 3 – Buton de
urgenț ă, 4 – Axe X/Y de ajustare, 6 – Placa printat ă cu circuite, 6 – Loc pentru luare de
componente , 7 – Suport de sus ținere al pl ăcii, 8 – Suport de tavă, 9 – Baza turnat ă a maș inii,
10 – Monitor PC , 11- Motoare liniare pentru axele X si Y , 12 – Încălzire pentru partea de sus ,
de până la 2000W .
Capul de încălzire folosit de Zevac este unul multifunc țional. Aerul cald sau chiar ș i
nitrogenul pentru lipire ( soldering) este folosi t la componentele S MT (atât pentru pasta cu
plumb c ât și RoHS).
Un instrument opț ional se poate ataș a pentru a aspira cositorul ș i impurităț ile lă sate
după procesul de î nlăturare.

Fig. 3.4. Capul multifuncțional de încălzire al Onyx 29 [7]

Zona de preî ncălzire și suportul pentru plac ă
Toate cele 4 zone de preîncălzire au o putere de 1500W fiecare, astfel î n total avem o
putere de 6000W, care se pot adapta uș or pentru orice tip de plac ă.

22
Se realizează o încălzire uniforma a pl ăcii pentru a avea o minima dezintegrare a
componentelor dar ș i al plăcii.

Fig. 3.5. Suportul de preîncălzire uniformă a plăcii al Onyx 29 [7]

Senzorul de for ță
Toate mișcările efectuate de că tre braț ul robotului Onyx29, sunt controlate cu ajutorul
unui senz or de for ță. Acesta este un orificiu î nchis numit s i Senzor de for ță.

Viziune noua MFOV(vedere î n câmp multiplu)
Acest robot folosește pentru o vizualizare precis ă, un fel de prisma, prin care putem
vedea at ât compone ntele de la cel mai mic p ână la cel mai mare detaliu.
De ex emplu putem vedea at ât componenta de sus c ât și de sub ea (partea de sus a
plăcii).

23

Fig. 3.6. Sistemul MFOV vision al mașinii Onyx 29 [7]

Tab. 3.1: Date tehnice despre Onyx29:
Mărimea maxima a pl ăcii (WXD) 500X500mm (mai mare la cerere)
Zona de lucru a robotului 400X400mm
Grosimea pl ăcii Pana la 6mm
Mărimea maxima a unei componente 20mm partea de jos si 30mm partea de sus
Iluminare: Led, cu lumina ajustabila
Încălzitorul de sus 2000W
Debit aer cald 20-80L/min(bucla închis ă ce controleaz ă
debitul)
Zona de pre încălzire 4 zone independente , fiecare de cate
1500W, cu dimensiuni de 490x 490mm
Presiune 4-6bari
Temperatur a Între 20 -475 C
Gaz Aer cald sau nitrogen
Răcitor Sistem pneumatic de r ăcire
Sistem de operare Windows Xp
Interfa ță pentru ca lculator VisualMachines GUI
Greutate 140Kg
Dimensiuni (WxDxH) 823-821-951 mm

24
Capitolul 4
Raport BGA rework

Acest capitol descrie modul de îndepărtare a solvenților reziduali ca urmare a
procesului BGA rework asigurând o calitate superioară plăcuțelor ce conțin circuite integrate
și alte componente electronice.
După operația de îndepărtare a unui BGA pe spatele plăcuțelor rămân în orificiile sale
reziduuri ale solvenților fără plumb ( Lead -Free ), care trebuie să fie îndepărtați și curățați de
cositorul rămas pentru a putea înlocui cu un nou BGA. Cel mai utilizat procedeu este lipirea
(soldering) manuală prin folosirea unui ciocan de lipit și un cablu împletit pentru dezlipire
(desoldering braid) ce asigură curățirea canalelor de cositor (Fig. 4.1).

Fig. 4.1. Lipirea manual ă [8, 9]

25
În timpul procesului de curățare pot apare o ser ie de probleme ce trebuie rezolvate:
– lipsa a controlului de proces
– deteriorarea trecerii de la contact ul metal cu metal ( curățire locașuri -pads )
– deteriorarea măștii de lipire

Deteriorarea măștii ( paravanului) de lipire este o problema special ă, astf el încât este
greu de detectat de că tre operator.
In plus , față de cele 3 probleme mai apare un caz important atunci câ nd acționăm
manual îndepărtarea solderului Lead- free. Aces t caz este cel al creș terilor fazelor
intermetalice. Această problemă a fost rezolvată de Universitatea Rostock din Germania
printr -un studiu amplu de cercetare întitulat " Studiu comparativ de reparare a lipirii ușoare
cu cositor ".
Studiul universității germane au evidențiat faptul că minimizarea fazelor intermetalice
va trebuie să reprezinte un obiectiv principal pentru întreg procesul de reconversie BGA
rework. O parte din rezultatele cercetării sunt prezentate în cele două figuri de mai jos.

Fig. 4.2. Secțiune transversală (X1000) după îndepărtarea manual ă a solderului de pe PCB
testat [8, 9]

26

Fig. 4.3. Secțiune transversală (X1000) după îndepărtarea semi -automata a solderului de pe
PCB testat [8, 9]

Varianta alternativă prezentată de Universitatea din Rostock referitoare la sistemul de
îndepărtare a solderului (lipiturii din aliaj de cositor) este aceea în care se folosește un gaz
cald direct î n găuri pentru reflow al reziduurilor componentelor, prin intermediul utilizării
unui tub de vacuum integrat ce îndepărtează solderul.

Fig.4.4. Alternativa semi- automata de îndepărtare aliaj de lipire (cositor) [8, 9]

27

Acest proces semi -automat are următoarele avantaje fata de procesul manual de
curățare:
– Un sen zor automat si continu de vacuum ajustează înălțimea pentru vacuum, astfel
încât să nu se facă contact cu solderul îndepărtat ;
– Tubul de vacuum este din material compoz it de temperatur ă înaltă , care elimina
metalul abraziv.
– Temperatura nozzle -ului dar ș i debitul de aer este contro lat printr -un calculator .
– Modelul de îndepărtare a lipitu rii dar si viteza sa poate fi este atât automată cât și
manual ă, in funcție de mașina /instalația folosit ă.

Fig. 4.5. Nozzl e-uri pentru îndepărtarea solderului [8, 9]

28
Capitolul 5
Executarea programului

Pentru a putea folosi Zevac -ul (masina Onyx 29) avem nevoie de a ne crea un
program de executare. Onyx -ul folosește un program propriu (interfața proprie), acesta fiind
VisualMachines GUI [2, 7] .
Primul pas este de a i ntra în Program Editor , unde introducem toate dimensiunile
PCB -ului: lungime , lățime și înălțime .

Fig. 5.1. Partea I -a program [2, 7]

Al doilea pas este de a configura schema PCB -ului, unde ne alegem dimensiunile de
lungime , lățime și înălțime :

29

Fig. 5.2. Partea a II -a program [2, 7]

După ce am configurat schema, vom defini procesul principal: Heating (adică
încălzirea), un mesaj operativ, învățarea poziție pentru bra țul robotului, secvența de
asamblare, parcarea robotului, oprirea încălzirii, aștep tare si încălzire dacă este nevoie.
Unele dintre opțiuni le putem de -selecta, deoarece nu de toate acestea avem nevoie,
depinde de ce vrem s ă facem.

Fig. 5.3. Partea a III -a program [2, 7]

30
Pentru a ne continua crearea programului, trebuie sa ne g ăsim dimensiunea si tipul de
component ă de pe plac ă. Acest lucru î l putem face căutân d în Part Library , de unde ne
putem aleg e o dimensiune c ât mai exact ă pentru componenta de care avem nevoie.

Fig. 5.4 Partea a IV -a program [2, 7]
Următoarea etap ă este de a n e defini pașii pentru executare:
• Heating ( încălzirea)
• Match (pentru a putea îmbina , fixa câ t mai bine placa cu component a)
• Zero Force Sensor (cât de tare s ă lase î n jos componenta , sau c ât de repede s ă o
ridice)
• Pick (dac ă vrem s ă ridice componenta)
• Intera ctive soldering (lipirea interactiv ă se realizeaz ă cu ajutorul unui grafic)
• Park (pentru a parca robotul)
• Stop heating (oprirea încălzirii pl ăcii/componentei)
• Wait (timpul de așteptare în care se r ăcește placa)

31

Fig. 5.5 Definire pașii de execuție program [2, 7]
Cel mai important pas este de a ne crea prof ilul termic al plă cii. Din cauza ș ocurilor
termice PCB -ul poate avea de suferit. Din aceasta cauz ă conectam o termocupl ă pe PCB, iar
restul de 3 termocuple pe extremitățile componentei pe care vrem s ă o dam jos , sau s ă o
lipim.

Fig. 5.6. Profilul termic al plăcii [2, 7]
După ce am f ăcut toți pa șii de mai sus , adăugam în editorul de program componenta
de dat jos sau de lipit de pe PCB.

32
Capitolul 6
Lucrarea practic ă

Procesul de rework, este o tehnic ă important ă în industria electronică . În cadrul
lucrării practice, am utilizat mașin a semi -automat ă Zevac Onyx 29, din incinta companiei
Celestica Oradea.

Fig. 6.1 PCB- ul [2]

Lucrarea practică am elaborat -o pe PCB din figura de sus , prin care s -a avut în vedere
să se îmbună tățească procesul de removal, câ t și procesul de reflow.
După ce am creat profilul termic al plă cii cât și al componentelor, am î nceput procesul
de rework. Compone ntele pe care le -am dat jos / pe care le- am lipit au fost niște procesoare.
În primul r ând , pentru procesul de removal, dup ă ce am creat programul (vezi capitolul 5),

33
am legat termocuplele pe placă și am pus nozzl e-ul corespunzător, abia apoi am putut î ncepe
încălzirea PCB -ului ș i a componentei.
După ce s-a realizat procesul de removal (dezlipirea componentei), î n găurile din
placă (padduri ), a ră mas cositor .

.

Fig. 6.2 Biluțe de cositor r ămase dup ă removal [2]

În imaginea de mai sus putem remarca bilu țele de cositor care au r ămas în urma
înlăturării procesorului de pe plac ă. Astfel că din aceast ă cauză trebuie cur ățată placa (găurile
plăcii ) pentru a avea o conectivitate mai bun ă, o lipire mai perfectă , în procesul de lipire
(solder ing).
Astfel c ă pentru acest proc edeu putem folosi at ât o tehnică manual ă (pistol de lipit) și
removal solder , care este o bandă ce ajută la î nlăturarea biluț elor de cositor .

34

Fig. 6.3 Banda desoldering [2]

Următoarele poze au fost realizate după ce s-a finalizat procesul de cur ățare a
paddurilor pl ăcii, mai exact l ocul unde a avut loc procesul.

Fig. 6.4 P oza realizat ă la micros cop [2]

35

Cea de a doua poz ă, este o imagine normal ă, în care s -a folosit pentru realizarea ei
doar camera de la telefonul mobil.

Fig. 6.5 P oză după curățare [2]

În acest proces de curăț are, am încercat să refac at ât conexiunile î ntre “canale” c ât și
înlăturarea excesului de biluțe de cositor de pe placă .

Urmă torul pas realizat î n procesul de rework, a fost cel de lipire ( soldering). Astfel c ă
prima etap ă în cadrul procesul ui de solderi ng, după ce am încărcat programul corespunzător
și toate etapele enumerate mai sus la procesul de removal, – a fost acela de a g ăsi o formă
bună (stencil ).
În poza de mai jos putem observa forma care este acoperit ă de pasta de lipire
(soldering past ).

36

Fig. 6.6. Forma cu pasta de lipire [2]

După ce am așezat pasta de lipire pe formă (stencil ) s-a realizat o îmbinare cât mai
bună a acesteia cu ajutorul picioruș elor procesorului .

Fig. 6.7 Stencil [2]

37
În aceast ă figur ă putem observa aliniamentul între ur mele lă sate de picioru șele
procesorului pe pasta de pe formă .

După ce am realizat o î mbinare corect ă de past ă pe procesor (piciorușe), am folosit
Zevac -ul pentru a ridica ș i alinia pe PCB procesorul folosit în această operaț iune de lipire
(soldering) .

Fig. 6.8. Zevac- alinier ea procesorului cu zona de pe PCB pe care urmeaz ă să fie lipit [2]

În aceast ă poză aliniem procesorul ce urmeaz ă să fie lipit față de PCB. Cu ajutorul
sistemului de vizualizare (un sistem cu o prisma optic ă ), avem acurateț e aproape perfect ă.
După ce am f ăcut aliniamentul, am î nceput procesul de lipire ( soldering) propriu -zis.
Brațul robotului î ncepe s ă lase î n jos componenta, în cazul nostru procesorul, pâ nă
când aproape atinge PCB -ul. Atunci când a ajuns pe placă, î ncepe procesul de preîncălzire
(preheating), și etapele pentru ca bilu țele de past ă din cositor s ă înceap ă să se dilate
(topeasc ă).

38

Fig. 6.9. Procesul de lipire [2]

Fig. 6.10. Procesul de lipire [2]

39
Apoi, după ce am realizat procesul de soldering (de lipire a componentei pe PCB),
urmeaz ă să trecem la inspecț ia vizual ă, care se efectuează cu ajutorul unui X -Ray performant.

Fig. 6.11. Inspecție cu X-Ray [2]

Putem observa aliniamentul componentei pe PCB , iar bilu țele de cositor fiind lipite
bine, fă ră a avea short -uri între ele, afect ând procesul de utilizare a componentei cât și a
întregii placi.
După ce am dus placa la inspec ție cu X-ray și am văzut ca procesul de lipire
(soldering) a fost executat corect, fără s ă avem erori, putem spune c ă proces ele atât de rework
cât și soldering s -au efectuat corespunzător standardelor IPC A610D .

40
Concluzii

În aceast ă lucrare am î ncercat s ă pun î n practică procesul de rework, însemnând
procesele de removal, reballing ș i soldering.
În primul capitol am eviden țiat asp ectele tehnice ce trebuie urmărite când avem de -a
face cu un PCB, fiind standardul IPC A610D, standar dul actual, fiind î mbun ătățit și actualizat
la data curent ă.
În al doilea capitol am evidenț iat procesele. Complexitatea procesului de rework fiind
un ansamblu de mai multe procese. Tehnica de removal fiind utilizat ă atunci câ nd o plac ă
devine defectă, g en un short sau lipire incorectă . Cauzele pot fi diverse. Procesul de removal
este metoda de dezlipire sau de dat jos a unei componente defecte de pe un PCB.
Al doilea este procesul de reballing sau de curăț are. Aceast ă tehnic ă este necesar ă
deoarece dup ă dezlipirea componentei de pe placă, pot rămâne unele impurităț i cum ar fi
biluțe de cositor care trebuie î ndepă rtate pentru a avea o lipire cât mai corectă pentru viitoare a
component ă.
Ultimul procedeu din întreaga tehnic ă de rework este cel de soldering, unde lipim
efectiv noua component ă în locul celei vechi.
Aceste tehnici se pot face at ât manual c ât și automat. În elaborarea lucrăr ii practice
am folosit o tehnică automat ă pentru removal, reballing c ât și solderingul fiind f ăcute cu
ajutorul robotului Zevac Onyx 29 din cadrul companiei Celestica Romania.
În capitolul 3 am evidenț iat ma șina semi -automat ă Zevac Onyx 29, care es te un robot
performant ce se folosește pentru repararea plăcilor .
În capitolul 4 am explicat despre factorii perturbatori care pot apare atunci când
producem o placă, erorile pe care le putem întâmpina, gen bule mici de aer î n bilele de
cositor, short s etc.
În următ orul capito l, 5, am explicat modul de funcționare ș i de cre are a pr ogramului
pentru a putea utiliza mașina Onyx29, care este un program amplu ș i complex, fiindc ă trebuie

41
să ne creăm o libră rie pentru componente, s ă dăm dimensiunile component ei cât și a pl ăcii.
Următorul pas este de a ne selecta nozzle- ul adecvat . Cea mai importantă etapă este de a crea
un profil termic c ât mai stabil, fără a afecta placa PCB .
În ultimul capitol, adică lucrarea practic ă ce reprezintă și principala contribuți e
proprie din licenț ă, am elaborat un procedeu î mbună tățit și etapele pe care trebuie să le avem
în vedere atunci câ nd începem un proces de rework eficient pentru un BGA .

42 Bibliografie

[1] IPC -A-610E , (2005 ), Acceptabilitatea ansamblurilor electronice.
[2] http://www.celestica.com

[3] Achong, A, (2011), Labs Course CR01: Basic SMT Process Course, Module 1: Technology
trends, assem bly types and STM component technology, pp.1- 104, Celestica Romania.
[4] Achong, A, (2011), Labs Course CR02: SMT Printing Process Course, pp.1- 80, Celestica
Romania.
[5] Achong, A, (2011), Labs Course CR03: Basic SMT Process Course, Module 3 DFX, pp.1- 95,
Celestica Romania.
[6] Racz, G.M., (2012), BGA rework- solution to rework large PBGA modules, pp.1- 10,
Celestica Romania.
[7] ***, (2009), Semi -automated soldering and desoldering machine ONYX 29, pp. 1- 3, Zevac
AG, Elvetia, ONYX 29 engl.pdf .
[8] Wazad, D ., (2005), Status on BGA packages mounting on PCB: assembly and repair
processes, EADS Astrium .
[9] Czaplicki, B. and Tolnay, J., (2009), BGA Rework: Removal of Residual Solder, Manual
Removal versus Semi & Fully Automatic Methods, Zevac AG., Elvetia .
[10] Mark, J, (2017), Component identification. Training & reference guide, IPC, IL, USA.
[11] Zaharia, M., (2016), Actualitate și perspective: Înlocuirea circuitelor integrate BCA, Revista
comunicațiilor și informaticii, Nr.2/2016, pp. 38- 40.