对涂覆环氧树脂电子元器件返修方法的研究

周晨希

（苏州长风航空电子有限公司 江苏省苏州市 215000）

1 课题背景

外场产品因故障返厂修理时，需要对其印制板组件进行维修，返修故障电子元器件，而对涂覆环氧树脂的电子元器件进行返修的过程中，频繁出现不合格情况，缺陷率较高，造成印制板报废重新投产印制板的情况。

统计2016年7月至2017年2月，涂覆环氧树脂的电子元器件返修缺陷率平均为19.3%，最高达30%，远高于质量内控指标6%，影响产品的维修成本、修理周期，且影响产品的可靠性。统计近8个月的具体不合格数据见表1。

2 现状调查

对2016年下半年以来导致电子元器件返修缺陷率高的情况进行调查，对收集到的返修缺陷情况进行分类统计，得出存在“玻璃纤维损伤”、“焊盘脱落”、“周边器件破损”、“阻焊膜发黑”和“印制板变形”五种缺陷。通过绘制排列图，发现“玻璃纤维损伤”和“焊盘脱落”占所有缺陷类型的81.8%，是造成电子元器件返修缺陷问题的主要症结所在，见图1。

3 原因分析

通过采取头脑风暴的讨论方式，对“玻璃纤维损伤”和“焊盘脱落”的原因进行深入剖析，从初始的涂胶过程，到最后的除胶过程，以“人机料法环”的维度进行讨论。为了确保涂覆环氧树脂的电子元器件能够正常返修，现场应有工艺文件指导装配人员进行作业，但实际缺乏专用工艺文件用于指导环氧树脂涂覆层的去除。现场实际操作时，装配人员仅凭经验操作，对于返修工艺参数也无统一规范的设置。

4 制订措施

4.1 确定工艺方法

按IPC-7711B/7721B《电子组件的返工、修改和维修》，对于环氧树脂涂覆层的去除方法，标准推荐采用加热法以及研磨刮擦法，同时现场应配备热风工具、加热刀片、木棒、橡胶研磨头等专用工具。基于现有条件，确定采用加热法即使用热风枪，配合镊子、木签等辅助工具的方式，用于环氧树脂涂覆层的去除。

4.2 策划工艺试验

准备试验用印制板3 块，在每块印制板上涂覆环氧树脂5～6处以供试验，进行参数摸底试验，选取多种参数进行试验，试验过程中记录问题发生的原因，具体见表2。

经试验，使用热风枪配合螺刀、木签，通过控制参数，可以较好的完成环氧树脂去除。从结果来看，15 个试验点中，顺利去除环氧树脂的为14 个点且印制板玻璃纤维完好，有4 个试验点无法去除环氧树脂。综上认为可操作性良好，可靠性良好。

4.3 可靠性考验

为了验证印制板及电子元器件是否能够承受施加的高温，进行了进一步的试验论证。因在实际进行电子元器件返修操作时，需用隔热胶带或铝箔胶带将环氧树脂涂覆层周边的电子元器件进行保护，故模拟实际操作时隔热胶带保护的方式，使用温度传感器采集胶带保护层下的受热温度。

图1：电子元器件返修缺陷分类排列图

图2：施加热风取下电子元器件

图3：施加热风降解涂覆层

图4：剥离涂覆层

经试验，施加各阶段温度值的热风，胶带保护层下的受热温度远低于印制板组件后续过回流焊炉的温度（180～210℃），完成施加热风后观察印制板表面质量，无明显异常，认为印制板可以承受受热温度。

4.4 确定并固化操作参数

通过试验验证，使用热风枪，通过控制参数，可以较好的完成环氧树脂去除，将热风枪设置温档4/风档6 至温档5/风档8 之间的返修参数进行固化。

4.5 编制专用的返修工艺

4.5.1 明确工具与材料热风枪，配备标准单孔吸嘴，用于对胶粘剂涂覆层施加热风。辅助工具，如镊子、木签等，可用于进行胶粘剂涂覆层的剥离、去除。

辅助材料，在印制板表面胶粘剂涂覆层的去除过程中还会使用到无水酒精棉，聚酰亚胺胶带和铝箔胶等材料。

4.5.2 制定返修技术要求

4.5.2 .1 返修准备

确定需要进行涂覆层去除的区域，先用聚酰亚胺胶带，再用铝箔胶带双层覆盖保护周边印制板及电子元器件，在待去除区域呈现“开窗”状态，防止加热过程中影响周围电子元器件本体及其焊点[1]。

先对去除区域电子元器件的引线焊点进行解焊，若该电子元器件无需再使用，可先将电子元器件引线剪断，再进行引脚解焊。

将热风枪的温档、风档选择与设定，必要时可做调节，开启开关。

4.5.2 .2 实施返修

（1）更换引脚周边引出的电子元器件：

将热风喷嘴对准涂覆层，保持置于涂覆层上方约0.5cm 处。

选择对应的时间施加热风，喷嘴一定要均匀转圈移动，保证施加区域均匀受热。

观察风口下的环氧树脂涂覆层开始变色，且产生轻微焦糊气味时，表示环氧树脂材质开始降解，此时，用无齿平口钳夹持电子元器件本体，轻轻扭动使电子元器件与胶粘剂涂覆层脱离，取下电子元器件，见图2。

（2）更换引脚底部引出的电子元器件

将热风喷嘴对准涂覆层，保持置于涂覆层上方约0.5cm 处。

选择对应的时间施加热风，喷嘴一定要均匀转圈移动，保证施加区域均匀受热；

观察风口下的环氧树脂涂覆层开始变色，且产生轻微焦糊气味时，表示环氧树脂材质开始降解，见图3。

施加热风，同时用木签沿电子元器件本体边缘缓慢去除已经变软的或过硫化的涂覆层。在施加规定时间的热风后，移开工具，待去除区域冷却后再施加热风，同时用木签操作，重复此过程直至将涂覆层与印制板整片剥离，见图4。

用木签剔除电子元器件与印制板之间的环氧树脂粘接点，直至电子元器件与胶粘剂涂覆层完全脱离，可以顺利取下电子元器件。

4.5.2 .3 清理检查

用防静电毛刷清理环氧树脂碎屑，无水酒精棉擦洗涂覆层被剥离区域。通过目视检查的方式检查涂覆层去除区域周边电子元器件本体无受损现象，邻近焊点无熔融现象；涂覆层去除区域应正确，涂覆层基本去除，允许存在胶粘剂印记残留；印制板上涂覆层被去除过程中应未受到损伤，且无起泡、分层、白斑和焦化的现象。

4.5.3 成果固化

通过上述试验验证，电子元器件返修过程中没有出现“玻璃纤维损伤”和“焊盘脱落”等的现象，且在施加上述温度下，周边用胶带保护的电子元器件不会损坏，整个返修过程操作性良好，可靠性高。

表1：电子元器件返修数据表

表2：热风枪加热法试验记录表

5 效果检查

通过各项措施的实施，解决了涂覆环氧树脂的电子元器件返修过程中“玻璃纤维损伤”、“焊盘脱落”的难题，使得电子元器件返修缺陷率有了很大的降低，对2017年7月至2017年9月的电子元器件返修情况进行统计。涂覆环氧树脂的电子元器件返修缺陷率从对策实施前的平均19.3%降低到对策实施后的3.1%，并且从发生的4 起缺陷类型来看，“玻璃纤维损伤”和“焊盘脱落”的缺陷未再发生，表面措施有效。

6 结束语

本文制定的涂覆环氧树脂电子元器件的返修方法，解决了电子元器件返修过程中“玻璃纤维损伤”和“焊盘脱落”的难题，降低了电子元器件返修的缺陷率，使操作人员能够顺利进行涂覆环氧树脂电子元器件的返修，大大提高了返修过程中的可靠性以及质量一致性，并且缩短了返修周期，有效地降低了产品资金占用率，提高了生产效益。