إعادة العمل (الإلكترونيات)

في مجال الإلكترونيات ، تُعرف عملية إعادة العمل (أو إعادة التصنيع ) بأنها إصلاح أو تجديد لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، وتشمل عادةً فكّ وإعادة لحام المكونات الإلكترونية المثبتة على السطح (SMD). لا تُناسب تقنيات المعالجة الجماعية إصلاح أو استبدال الأجهزة الفردية، ويتطلب استبدال المكونات المعيبة تقنيات يدوية متخصصة يقوم بها فنيون خبراء باستخدام معدات مناسبة؛ وتتطلب حزم المصفوفات المساحية ، مثل أجهزة مصفوفة الشبكة الكروية (BGA)، خبرةً وأدواتٍ مناسبة. يُستخدم مسدس الهواء الساخن أو محطة الهواء الساخن لتسخين الأجهزة وصهر اللحام، وتُستخدم أدوات متخصصة لالتقاط المكونات الصغيرة ووضعها في مكانها. محطة إعادة العمل هي المكان المُخصص لهذا العمل، وتضم الأدوات والمستلزمات اللازمة، وعادةً ما تكون على طاولة عمل . تتطلب أنواع أخرى من إعادة العمل أدواتٍ مختلفة. ^{[ 1 ]}

تُمارس عملية إعادة التصنيع في العديد من أنواع الصناعات التحويلية عند اكتشاف منتجات معيبة. ^{[ 2 ]}

بالنسبة للأجهزة الإلكترونية، قد تشمل العيوب ما يلي:

• وصلات لحام رديئة بسبب التجميع المعيب أو التغيرات الحرارية.
• جسور اللحام - قطرات غير مرغوب فيها من اللحام تربط النقاط التي يجب عزلها عن بعضها البعض.
• مكونات معيبة.
• تغييرات الأجزاء الهندسية، والترقيات، وما إلى ذلك.
• المكونات التي تتلف بسبب التآكل الطبيعي أو الإجهاد البدني أو التيار الزائد.
• المكونات المتضررة بسبب دخول السوائل، مما يؤدي إلى التآكل أو ضعف وصلات اللحام أو التلف المادي.

قد تشمل عملية إعادة العمل عدة مكونات، يجب معالجتها واحدة تلو الأخرى دون إلحاق الضرر بالأجزاء المحيطة أو لوحة الدوائر المطبوعة نفسها. جميع الأجزاء التي لا تخضع للمعالجة محمية من الحرارة والتلف. يُحافظ على الإجهاد الحراري على المجموعة الإلكترونية عند أدنى مستوى ممكن لمنع الانكماشات غير الضرورية للوحة والتي قد تُسبب تلفًا فوريًا أو مستقبليًا.

في القرن الحادي والعشرين، تُستخدم في معظم عمليات اللحام مواد لحام خالية من الرصاص ، سواء في التجميعات المصنعة أو في عمليات إعادة التصنيع، لتجنب المخاطر الصحية والبيئية للرصاص . وعندما لا يكون هذا الإجراء الاحترازي ضروريًا، فإن لحام القصدير والرصاص ينصهر عند درجة حرارة أقل ويسهل استخدامه.

عادةً ما تكون الخطوة الأولى هي تسخين مُكوّن SMD واحد باستخدام مسدس هواء ساخن لإذابة جميع وصلات اللحام بينه وبين لوحة الدوائر المطبوعة ، يلي ذلك إزالة مُكوّن SMD بينما يكون اللحام منصهرًا. بعد ذلك، يجب تنظيف مجموعة الوسادات على لوحة التوصيل من بقايا اللحام القديمة. من السهل جدًا إزالة هذه البقايا بتسخينها إلى درجة حرارة الانصهار. يمكن استخدام مكواة لحام أو مسدس هواء ساخن مع جديلة إزالة اللحام .

يتطلب وضع الوحدة الجديدة بدقة على مصفوفة الوسادات المُجهزة أنظمة محاذاة بصرية عالية الدقة والوضوح والتكبير. ومع انخفاض حجم الوسادات والمسافة بينها، تزداد الحاجة إلى دقة أكبر.

وأخيرًا، يتم لحام المكونات السطحية (SMD) الجديدة على اللوحة. ويتم ضمان وصلات لحام موثوقة باستخدام نظام لحام يقوم بتسخين اللوحة مسبقًا، وتسخين جميع الوصلات بين الوحدة ولوحة الدوائر المطبوعة (PCB) إلى درجة انصهار اللحام المستخدم، ثم تبريدها بشكل صحيح.

تتطلب متطلبات الجودة العالية أو التصاميم الخاصة للمكونات السطحية (SMDs) تطبيقًا دقيقًا لمعجون اللحام قبل تثبيت الوحدة ولحامها. يميل التوتر السطحي للحام المنصهر، الموجود على نقاط اللحام في اللوحة، إلى سحب الجهاز إلى محاذاة دقيقة مع هذه النقاط إذا لم يتم وضعه بشكل صحيح تمامًا في البداية.

إعادة اللحام وإعادة تشكيل طبقة البوليمر

تُشكّل مصفوفات الكرات الشبكية (BGA) وحزم الرقاقات المصغّرة (CSA) تحديات خاصة في الاختبار وإعادة العمل، نظرًا لاحتوائها على العديد من نقاط التوصيل الصغيرة والمتقاربة على سطحها السفلي، والمتصلة بنقاط توصيل مماثلة على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB). ولا يمكن الوصول إلى دبابيس التوصيل من الأعلى للاختبار، كما لا يمكن فك لحامها دون تسخين الجهاز بأكمله إلى درجة انصهار اللحام.

بعد تصنيع غلاف BGA، تُلصق كرات صغيرة من اللحام على نقاط التوصيل في جانبه السفلي. أثناء التجميع، يُوضع الغلاف المُغطى بالكرات على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) ويُسخّن لإذابة اللحام، وفي حال نجاح العملية، يتم توصيل كل نقطة توصيل على الجهاز بنظيرتها على لوحة الدوائر المطبوعة دون أي وصلات لحام زائدة بين نقاط التوصيل المتجاورة. يمكن اكتشاف التوصيلات المعيبة التي تحدث أثناء التجميع وإعادة العمل على التجميع (أو التخلص منه). وتُعدّ التوصيلات غير الكاملة للأجهزة التي لا تعاني من عطل في حد ذاتها، والتي تعمل لفترة ثم تتوقف عن العمل، والتي غالبًا ما يكون سببها التمدد والانكماش الحراري عند درجة حرارة التشغيل ، شائعة الحدوث.

يمكن إصلاح التجميعات التي تتعطل بسبب ضعف توصيلات BGA إما بإعادة اللحام، أو بإزالة الجهاز وتنظيفه من بقايا اللحام، ثم إعادة تركيب كرات اللحام واستبداله. ويمكن استعادة الأجهزة من التجميعات التالفة لإعادة استخدامها بنفس الطريقة.

إعادة اللحام، كتقنية لإعادة العمل، تشبه عملية تصنيع اللحام بالتدفق ، وتتضمن تفكيك الجهاز لإزالة لوحة الدوائر المعيبة، وتسخين اللوحة بالكامل في فرن، ثم تسخين المكون المعطل لإذابة اللحام، ثم التبريد وفقًا لبرنامج حراري محدد بدقة ، وإعادة التجميع. يُؤمل أن تُصلح هذه العملية الوصلة المعيبة دون الحاجة إلى إزالة المكون واستبداله. قد تُحل المشكلة أو لا، وهناك احتمال أن تتعطل اللوحة المُعاد لحامها مرة أخرى بعد فترة. بالنسبة للأجهزة الشائعة ( بلاي ستيشن 3 وإكس بوكس ​​360 )، تُقدر إحدى شركات الإصلاح أن العملية، في حال عدم وجود مشاكل غير متوقعة، تستغرق حوالي 80 دقيقة. ^{[ 3 ]} في منتدى يناقش فيه فنيو الإصلاح المحترفون إعادة لحام رقائق الرسومات في أجهزة الكمبيوتر المحمولة، يذكر مشاركون مختلفون معدلات نجاح (عدم حدوث عطل خلال 6 أشهر) تتراوح بين 60 و90% لإعادة اللحام باستخدام معدات وتقنيات احترافية، في أجهزة لا تبرر قيمتها إعادة اللحام بالكامل. ^{[ 4 ]} يمكن إجراء عملية إعادة اللحام بشكل غير احترافي في فرن منزلي ^{[ 5 ]} أو باستخدام مسدس حراري. ^{[ 6 ]} على الرغم من أن هذه الطرق قد تعالج بعض المشاكل، إلا أن النتيجة ستكون على الأرجح أقل نجاحًا مما يمكن تحقيقه من خلال تحديد دقيق للخصائص الحرارية بواسطة فني خبير باستخدام معدات احترافية.

تتضمن عملية إعادة تركيب كرات اللحام تفكيك الشريحة، وتسخينها حتى يمكن إزالتها من اللوحة، عادةً باستخدام مسدس هواء ساخن وأداة شفط، ثم إزالة الشريحة، وإزالة اللحام المتبقي عليها وعلى اللوحة، ووضع كرات لحام جديدة، واستبدال الشريحة الأصلية إذا كان التوصيل ضعيفًا، أو استخدام شريحة جديدة، ثم تسخين الشريحة أو اللوحة لتثبيتها باللحام. يمكن وضع الكرات الجديدة بعدة طرق، منها:

• باستخدام قالب لكل من الكرات ومعجون اللحام أو التدفق،
• باستخدام "قالب" BGA مُدمج بكرات تتوافق مع نمط الجهاز، أو
• باستخدام آلات شبه آلية أو آلية بالكامل.

بالنسبة لجهازي PS3 و Xbox 360 المذكورين أعلاه، يستغرق الأمر حوالي 120 دقيقة إذا سارت الأمور على ما يرام. ^{[ 3 ]}

تتعرض الرقائق الإلكترونية لخطر التلف نتيجة التسخين والتبريد المتكررين أثناء عملية إعادة التلحيم، وقد لا تغطي ضمانات الشركات المصنعة هذه الحالة. يؤدي استخدام فتيل اللحام لإزالة اللحام إلى تقليل عدد مرات تعرض الأجهزة للإجهاد الحراري مقارنةً باستخدام حمام اللحام السائل. في إحدى التجارب، أُعيد تلحيم عشرين جهازًا، بعضها عدة مرات. تعطل جهازان، لكنهما عادا للعمل بكامل طاقتهما بعد إعادة التلحيم. وخضع جهاز واحد لـ 17 دورة حرارية دون أن يتعطل.

تُعيد عملية إعادة التصنيع المُنفذة بشكل صحيح وظائف الجهاز المُعاد تصنيعه، ولا تتأثر مدة استخدامه اللاحقة بشكل ملحوظ. ونتيجةً لذلك، عندما تكون تكلفة إعادة التصنيع أقل من قيمة الجهاز، فإنها تُستخدم على نطاق واسع في جميع قطاعات صناعة الإلكترونيات. يلجأ مُصنّعو ومُقدّمو خدمات تقنيات الاتصالات، وأجهزة الترفيه والأجهزة الاستهلاكية، والسلع الصناعية، والسيارات، والتكنولوجيا الطبية، والفضاء، وغيرها من الإلكترونيات عالية الطاقة إلى إعادة التصنيع عند الضرورة.

• فرن إعادة التدفق
• التنميط الحراري

1. قوالب استنسل دائمة من المطاط الصناعي/شبه المطاط الصناعي لمصفوفة الكرات الشبكية (BGA)