En electrónica , el retrabajo (o re-trabajo ) es la reparación o el reacabado de un conjunto de placa de circuito impreso (PCB), que generalmente implica desoldar y volver a soldar componentes electrónicos montados en la superficie (SMD). Las técnicas de procesamiento en masa no son aplicables a la reparación o reemplazo de un solo dispositivo, y se requieren técnicas manuales especializadas por parte de personal experto que utilice el equipo apropiado para reemplazar los componentes defectuosos; los paquetes de matriz de área, como los dispositivos de matriz de rejilla de bolas (BGA), requieren en particular experiencia y herramientas apropiadas. Se utiliza una pistola de aire caliente o una estación de aire caliente para calentar dispositivos y fundir soldadura, y se utilizan herramientas especializadas para recoger y colocar componentes a menudo diminutos. Una estación de retrabajo es un lugar para hacer este trabajo: las herramientas y los suministros para este trabajo, generalmente en un banco de trabajo . Otros tipos de retrabajo requieren otras herramientas. [1]
El retrabajo se practica en muchos tipos de fabricación cuando se encuentran productos defectuosos. [2]
En el caso de los productos electrónicos, los defectos pueden incluir:
La modificación puede implicar varios componentes, en los que se debe trabajar uno a uno sin dañar las piezas circundantes ni la propia PCB. Todas las piezas en las que no se trabaja están protegidas del calor y los daños. La tensión térmica en el conjunto electrónico se mantiene lo más baja posible para evitar contracciones innecesarias de la placa que podrían causar daños inmediatos o futuros.
En el siglo XXI, casi todas las soldaduras se realizan con soldadura sin plomo , tanto en conjuntos fabricados como en trabajos de retrabajo, para evitar los riesgos para la salud y el medio ambiente que conlleva el plomo . Cuando no es necesaria esta precaución, la soldadura de estaño y plomo se funde a una temperatura más baja y es más fácil trabajar con ella.
Generalmente, el primer paso consiste en calentar un solo SMD con una pistola de aire caliente para fundir todas las juntas de soldadura entre este y la PCB , seguido de la extracción del SMD mientras la soldadura está fundida. A continuación, se debe limpiar la matriz de almohadillas de la placa conductora para eliminar la soldadura vieja. Es bastante fácil eliminar estos residuos calentándolos hasta la temperatura de fusión. Se puede utilizar un soldador o una pistola de aire caliente con la malla desoldadora .
La colocación precisa de la nueva unidad sobre el conjunto de placas preparadas requiere el uso hábil de un sistema de alineación visual de alta precisión con alta resolución y aumento. Cuanto menor sea el paso y el tamaño de los componentes, más preciso debe ser el trabajo.
Por último, el nuevo SMD se suelda a la placa. La fiabilidad de las uniones se consigue mediante el uso de un perfil de soldadura que precalienta la placa, calienta todas las conexiones entre la unidad y la PCB hasta la temperatura de fusión de la soldadura utilizada y, a continuación, las enfría adecuadamente.
Las exigencias de alta calidad o los diseños específicos de los SMD requieren la aplicación precisa de pasta de soldadura antes de colocar y soldar la unidad. La tensión superficial de la soldadura fundida, que se encuentra en las almohadillas de soldadura de la placa, tiende a hacer que el dispositivo quede alineado con precisión con las almohadillas si no se coloca inicialmente de forma totalmente correcta.
Las matrices de rejilla de bolas (BGA) y los encapsulados a escala de chip (CSA) presentan dificultades especiales para las pruebas y el retrabajo, ya que tienen muchas almohadillas pequeñas y muy espaciadas en su parte inferior que están conectadas a las almohadillas correspondientes en la PCB. Los pines de conexión no son accesibles desde la parte superior para realizar pruebas y no se pueden desoldar sin calentar todo el dispositivo hasta el punto de fusión de la soldadura.
Después de la fabricación del encapsulado BGA, se pegan pequeñas bolas de soldadura a los pads en su parte inferior; durante el ensamblaje, el encapsulado con bolas se coloca en la PCB y se calienta para fundir la soldadura y, si todo va bien, para conectar cada pad del dispositivo a su pareja en la PCB sin que se formen puentes de soldadura extraños entre los pads adyacentes. Se pueden detectar las conexiones defectuosas producidas durante el ensamblaje y se puede rehacer el ensamblaje (o desecharlo). No son infrecuentes las conexiones imperfectas de dispositivos que no son defectuosos en sí mismos, que funcionan durante un tiempo y luego fallan, a menudo provocadas por la expansión y contracción térmica a la temperatura de funcionamiento .
Los conjuntos que fallan debido a conexiones BGA defectuosas se pueden reparar mediante reflujo o quitando el dispositivo y limpiándolo de soldadura, reballing y reemplazando. Los dispositivos se pueden recuperar de conjuntos desechados para reutilizarlos de la misma manera.
El reflujo como técnica de retrabajo, similar al proceso de fabricación de la soldadura por reflujo , implica desmontar el equipo para quitar la placa de circuito defectuosa, precalentar toda la placa en un horno, calentar aún más el componente que no funciona para fundir la soldadura, luego enfriar, siguiendo un perfil térmico cuidadosamente determinado , y volver a ensamblar, un proceso que se espera que repare la mala conexión sin la necesidad de quitar y reemplazar el componente. Esto puede o no resolver el problema; y existe la posibilidad de que la placa refluida vuelva a fallar después de un tiempo. Para dispositivos típicos ( PlayStation 3 y Xbox 360 ), una empresa de reparación estima que el proceso, si no hay problemas inesperados, demora aproximadamente 80 minutos. [3] En un foro donde los reparadores profesionales discuten sobre el reflujo de chips gráficos de computadoras portátiles, diferentes contribuyentes citan tasas de éxito (sin fallas en 6 meses) de entre el 60 y el 90% para el reflujo con equipos y técnicas profesionales, en equipos cuyo valor no justifica un reballing completo. [4] El reflujo se puede realizar de manera no profesional en un horno doméstico [5] o con una pistola de calor. [6] Si bien estos métodos pueden solucionar algunos problemas, es probable que el resultado sea menos exitoso que el que se puede obtener con un perfil térmico preciso realizado por un técnico experimentado que utilice equipo profesional.
El reballing implica desmontar, calentar el chip hasta que se pueda quitar de la placa, normalmente con una pistola de aire caliente y una herramienta de aspiración, quitar el dispositivo, quitar la soldadura que queda en el dispositivo y la placa, colocar nuevas bolas de soldadura en su lugar, reemplazar el dispositivo original si había una mala conexión o usar uno nuevo, y calentar el dispositivo o la placa para soldarlo en su lugar. Las nuevas bolas se pueden colocar mediante varios métodos, entre ellos:
Para la PS3 y la Xbox mencionadas anteriormente, el tiempo es de aproximadamente 120 minutos si todo va bien. [3]
Los chips corren el riesgo de resultar dañados por el calentamiento y enfriamiento repetidos del reballing, y las garantías de los fabricantes a veces no cubren este caso. Quitar la soldadura con mecha de soldadura somete a los dispositivos a estrés térmico menos veces que usar un baño de soldadura fluido. En una prueba, se reballing veinte dispositivos, algunos varias veces. Dos no funcionaron, pero recuperaron su funcionalidad completa después de reballing nuevamente. Uno fue sometido a 17 ciclos térmicos sin fallar.
Una reparación realizada correctamente restablece la funcionalidad del conjunto reparado y su vida útil posterior no debería verse afectada significativamente. Por lo tanto, cuando el coste de la reparación es inferior al valor del conjunto, se utiliza ampliamente en todos los sectores de la industria electrónica. Los fabricantes y proveedores de servicios de tecnologías de comunicaciones, dispositivos de entretenimiento y de consumo, productos industriales, automóviles, tecnología médica, aeroespacial y otros productos electrónicos de alta potencia realizan reparaciones cuando es necesario.