Elektronikus készülékeink méreteinek folyamatos csökkenése felértékeli a nyomtatott áramkör felületét, ahova a tervezők a lehető legtöbb áramköri funkciót próbálják összezsúfolni. Ezen tendenciának egyik következménye a nagyon kis méretű alkatrészek egyre elterjedtebb használata. A javítási és újramunkálási feladatok között mind gyakrabban találkozhatunk például 0402 vagy 0201 tokozású alkatrészek cseréjével. Jelen cikkünkben – a teljesség igénye nélkül – az ilyen miniatűr kétpólusú alkatrészek cseréjével kapcsolatos technikai megoldásokat kívánjuk áttekinteni

A művelet nehézsége egyrészt magának az alkatrésznek a rendkívül kis méreteiből adódik, másrészt pedig abból, hogy ezek az alkatrészek jellemzően igen zsúfolt környezetben találhatók, ahol a hozzáférés is akadályokba ütközik. Az újramunkálást, jellegéből adódóan, már egy jelentős hozzáadott értéket képviselő, kész áramkörön kell elvégezni, ezért megkívánja a komoly szakmai hozzáértést és a megfelelő, kiváló minőségű eszközöket.

Mint majdnem minden feladathoz, természetesen az ilyen alkatrészek ki- és beforrasztásához is be lehet szerezni automata vagy félautomata célgépeket, amelyek a minimálisra csökkentik az emberi tévedés lehetőségét. Egy ilyen berendezés beszerzése azonban jelentős beruházást igényel, ezért a legtöbb vállalkozás a hagyományos forrasztópákákkal és hőlégfúvókkal próbálja megoldani a feladatot.

Kiforrasztás

A cserére szoruló alkatrész eltávolításánál az elsődleges szempont az, hogy a műveletet minél gyorsabban, hatékonyabban hajtsuk végre, mégpedig a környező alkatrészek, valamint a nyomtatott áramkör forrasztószemeinek és vezetősávjainak károsodása nélkül.

Több módszer áll rendelkezésünkre ennek végrehajtásához: a meleg levegős műveletek hívei használhatnak egy kis szűkítő-fúvókával felszerelt hőlégfúvót a forrasztás megolvasztásához és egy megfelelően kialakított hegyű, lehetőleg hajlított csipeszt az alkatrész felemeléséhez. A módszer hátulütői a fűtés koncentrálásában és a hozzáférésben rejlenek: a meleg légáram óhatatlanul megolvasztja a környező forrasztásokat is, így a legkisebb bizonytalanság a csipesszel is könnyen kimozdíthat a helyéről egy-két szomszédos alkatrészt — ez a módszer csak biztos kezű, tapasztalt forrasztók számára ajánlott. Elég sok eszközgyártó cég ajánlja erre a feladatra az állvánnyal és vákuumcsipesszel kiegészített, fejlettebb hőlégfúvóit, ezek esetében azonban a vákuumfej mérete és a kis fogási felület jelenthet nehézséget. Akár a megolvasztott ón felületi feszültsége is leválaszthatja a kiforrasztott alkatrészt a vákuumcsipeszről.

A kondukciós, pákás forrasztás több lehetőséget kínál a kiforrasztásra. Majdnem mindegyik jelentős, forrasztástechnikai eszközöket gyártó cég kínálatában megtalálhatók az úgynevezett csipeszpákák, amelyek — egy megfelelő méretű hegypárral felszerelve — egyszerre biztosítják a forrasztóanyag megolvasztását és az alkatrész mechanikai befogását a kiemeléshez. A művelet gyors és hatékony, csak a megfelelő hozzáférés jelenthet gondot, valamint az, hogy a csipeszpáka könnyen felsértheti a fóliát a nyomtatott áramkör forrasztószemén. Hátrányként említhetjük még a csipeszpákák és a hozzájuk használható hegypárok meglehetősen magas árát, de egy jól felszerelt javító-újramunkáló munkaállomáson ez mindenképpen megtérülő befektetés.

Akkor sem kell lemondanunk a kondukciós megoldásról, ha nem rendelkezünk csipeszpákával. A legtöbb gyártó kínálatában megtalálhatók a szokásos pákákba helyezhető, villás kialakítású újramunkáló pákahegyek, amelyek pontosan illeszkednek egy adott tokozásra, és a kétfelé ágazó csúcsaikkal egyszerre melegítik az alkatrész két végét, amelyet aztán — a pákához tapadó megolvadó ón felületi feszültésége segítségével — ki is emelnek a helyéből. A módszer talán még a csipeszpákáénál is hatékonyabb és biztonságosabb, hátrányaként is csak azt tudnánk megemlíteni, hogy egy ilyen pákahegy csak egy adott méretű alkatrésztokhoz használható, így a használata csak akkor gazdaságos, ha sokszor kell egy adott méretű alkatrészt kiszerelni.

A következő kondukciós megoldás kiküszöböli az előzőek szinte minden hátrányát: mindössze egy olyan pákahegyet igényel, amelyen kialakításra került egy, a kiforrasztandó alkatrész felső részére illeszkedő sík felület. A legtöbb gyártó kínálatában található ilyen kialakítású hegy. Ezt a felületet, előónozva, a kiforrasztandó alkatrész tetejéhez érintjük. A hőenergia az alkarész törzsén keresztül, egyszerre jut el a két forrasztási pontig. A forrasztásokon lévő ón megolvadva, összefolyik a pákán lévő ónnal, és az így keletkezett csepp felületi feszültsége megtartja az alkatrészt a kiemeléshez. Mivel az eljárás során a pákát csak az alkatrész tetejéhez érintjük, és nem nyúlunk le a nyomtatott áramkör szintjéig, minimálisra csökken a forrasztószemen lévő vezetőfólia sérülésének veszélye, és a hozzáférés is sokkal egyszerűbb.

Tisztítás

Az újramunkálási folyamat elengedhetetlen része a kiforrasztás után az ónmaradványok letisztítása a forrasztószemekről. Egy megfelelően vékony ónfelszedő rézsodrat — ún. „ónharisnya" — beszerzése nem jelenthet különösebb nehézséget, azonban a hely szűkössége miatt ez esetben nem használhatók a szokásos pengés hegyek a sodrat lenyomásához. Itt is alkalmazható azonban a kiforrasztáshoz használt, lapos felületű pákahegy.

Beforrasztás

Egy 0402 vagy 0201 alkatrész kézi beforrasztása még a kiforrasztásnál is nagyobb kihívást jelent. Miután letisztítottuk az ónmaradványokat a forrasztószemekről, egy réteg megfelelő folyasztószer felvitelével készítjük elő az alkatrész beforrasztását. Egyes folyamatok esetén a forrasztóanyag felvitele is megelőzheti az alkatrész behelyezését, ilyenkor egy precíz adagolóberendezéssel megfelelő forrasztópasztacseppeket helyezünk el a két forrasztószemen. Ezután egy mechanikus vagy vákuumcsipesz segítségével elhelyezzük az új alkatrészt. Ebben az esetben, mivel az alkatrész „száraz" állapotban kerül felvételre, sokkal jobban használható a vákuumcsipesz, mint a kiforrasztásnál.

Miután az alkatrész a helyére került, két feladat maradt hátra: biztosítani akkor a megfelelő mennyiségű forraszanyagot (ha még nem tettük volna meg a behelyezés előtt), illetve megolvasztani a forraszanyagot a kötés kialakításához. Ehhez használhatunk egy megfelelően vékony ónhuzalt, valamint egy tűhegyes pákacsúcsot, ekkor azonban gondoskodni kell az alkatrész rögzítéséről, hogy az ne mozdulhasson el a folyamat során, ha a pákával megérintjük. Ehhez, az IPC javaslata alapján egy csipeszt vagy fapálcát használhatunk. Az ónhuzalról a kötésbe kerülő anyag mennyisége nem szabályozható pontosan.

A beforrasztásnál mindenképpen előnyösebb a meleg levegő használata. Mivel itt fizikailag nem érintjük meg az alkatrészt, nem szükséges azt külön rögzíteni. Ekkor arra kell ügyelnünk, hogy az alkatrész két végén azonos mennyiségű forraszanyag legyen és azok azonos időben, azonosan melegedjenek, hogy elkerüljük az ún. „sírkő" hatást. Ilyenkor az esetleg hamarabb felmelegedő ón elhúzza az alkatrészt, felemelve a másik végét, megakadályozva ott a kötés kialakítását. Az ón pontos mennyisége más módon is adagolható: az egyik megoldás például, hogy a forrasztópaszta adagolása helyett például két azonos, adott méretű, a BGA alkatrészek felújításához használt óngolyót helyezünk csipesszel az alkatrész két végéhez.

Összegzés

Amint azt a fenti áttekintésből is láthattuk, a számos megoldás közül nehéz kiemelni bármelyiket, mivel mindegyiknek megvan a maga előnyös és a hátrányos tulajdonsága. Ezek ismeretében minden folyamatgazda eldöntheti, hogy az adott alkalmazás és a rendelkezésére álló felszereltség alapján melyiket válassza.

Az E-Tronics Kft. honlapja