Nachhaltige SMT/BGA-Reparatur.

Selektive Nacharbeit von SMD-Bauteilen

Unter dem Begriff Rework versteht man die Zusammenfassung aller Teilprozesse, um einzelne SMT-Bauteile einer Baugruppe selektiv zu installieren oder zu tauschen. Zuerst wird ein SMD-Bauteil von der Baugruppe entlötet. Anschließend wird das überschüssige Lot entfernt und die Baugruppe vorbereitet, um ein neues Bauteil zu installieren. Es folgen die präzise Platzierung und das Einlöten des neuen Bauelements. Die Verarbeitung nahezu aller SMD-Bauteilformen ist hierbei möglich. Das Ziel der Nacharbeit oder Musterfertigung: Produkte erzeugen, die denen der Serienfertigung qualitativ ebenbürtig sind.

Warum Rework? Die Gründe für die Nacharbeit an elektronischen Baugruppen sind so vielfältig wie die Elektronik selbst. Folgende Ursachen treten häufig auf:

• Es liegt ein Defekt am Bauteil vor
• Es wurde das falsche Bauteil bestückt
• Das Bauteil wurde in der falschen Orientierung bestückt
• Ein Bauteil wurde schlecht gelötet (Brücken, offene Lötstellen usw.)
• Ein Bauteil ist falsch programmiert
• Ein Bauteil wird für die Wiederverwertung gesichert (Recycling)
• An der Baugruppe wird eine Änderung vorgenommen (Redesign)
• Baugruppe wird als Muster aufgebaut und ein oder mehrere Bauteile werden nachbestückt (Prototyping)
• An der Baugruppe werden Tests vorgenommen, z.B. Kreuztausch (Testing)
• Daten eines Bauteils aus einer defekten Baugruppe müssen gesichert werden (Forensik)
• Leistungsfähigere, kompatible Bauteile in einer Schaltung einsetzen (Upgrading)

In allen Fällen ist es Ziel der Nacharbeit, an deren Ende eine funktionsfähige und zuverlässige Baugruppe zu erhalten. Zusätzlich ergibt sich im Sinne des nachhaltigen Wirtschaftens die Motivation, das Aufkommen von Elektroschrott zu reduzieren.

Restlot entfernen

Ein wichtiger Schritt vor der Installation eines neuen Bauteils ist es, verbliebene Lotreste auf den Lötanschlüssen zu entfernen. Hierzu kann ein geeignetes Lötwerkzeug mit einer passenden Lötspitze verwendet werden. Soll die Baugruppe berührungslos vom Lot gereinigt werden soll, kommen Heißgas-Module zum Einsatz. Ein manuelles oder ein automatisches Modul zur Restlotentfernung kann an die Ersa Rework-Systeme - z.B. HR 600 XL - adaptiert werden.

Ersa Scavenger sind Heißgas-Module, mit denen Restlot berührungslos von der Leiterplatte abgesaugt wird. Hierzu wird die Platine nach dem Entlöten des Bauteils auf Temperatur gehalten. Ein manuell oder automatisch über der Platine bewegter Heißgaskopf schmilzt das Lot um und es wird mit Hilfe von Vakuum abgesaugt. Die zuvor verbliebenen Unebenheiten werden eliminiert. Nachdem das Restlot abgesaugt wurde, sollte die Baugruppe von weiteren Rückständen wie z.B. Flussmittel gereinigt werden.

Highlights/Optionen:

• manuelle oder automatische Restlotentfernung
• berührungslose Absaugung
• passende Düsen für kleine und große Bauteile
• Prozess in Bediensoftware der Rework-Systeme integriert
• Restlot-Module nachrüstbar

Bauteil platzieren

Das neue Zielbauteil wird am Rework-System bereitgestellt und mit einer Vakuumpipette aufgenommen. Die Ausrichtung des Bauteils zu den Lötanschlüssen auf der Platine erfolgt anhand einer optischen Überlagerung. Hierbei kommen ein benutzergeführtes oder ein vollautomatisches Verfahren zum Einsatz. Wenn das Bauteil exakt ausgerichtet ist, wird es auf der Platine abgesetzt und der Einlötprozess kann beginnen.

Das benutzergeführte Platzierverfahren basiert auf einem Kamerabild, in dem Bauteilunterseite und Platine gleichzeitig aufgenommen werden. Der dazu nötige Strahlteiler befindet sich in der Visionbox zwischen Bauteil und Platine. Diese stellt gleichzeitig die LED-Beleuchtung zur Verfügung. Der Benutzer prüft die Überlagerung der beiden Fügepartner und richtet sie zueinander aus. Dabei wird er durch notwendige Vergrößerungen und unterschiedliche Darstellungsmodi optimal unterstützt.

Beim vollautomatischen Platzierverfahren werden Bauteilanschlüsse und Lötanschlüsse von zwei unterschiedlichen Kameras aufgenommen und die Bilder anschließend mit Hilfe von Bildverarbeitungsalgorithmen überlagert. Aus der optimalen Bauteilposition werden die Bewegungskoordinaten berechnet und das Bauteil mithilfe eines hochgenauen Achssystems automatisch auf der Platine platziert.

Highlights/Optionen:

• benutzergeführte oder vollautomatische Bauteilplatzierung
• kameragestützte Bauteilausrichtung
• Bauteilspektrum von 01005 bis 100 x 100 mm
• Achssysteme mit Wiederholgenauigkeit besser als +/- 10 µm

Prozesse dokumentieren

Die Bediensoftware HRSoft 2 unterstützt die individuelle Profilerstellung und Dokumentation für jede Anwendung. Sämtliche Temperaturkurven von bis zu acht Thermoelementen und einem berührungslosen Sensor sowie Bildinformationen werden gespeichert. HRSoft 2 kann bidirektional mit einem Manufacturing Execution System (MES) kommunizieren und so volle Transparenz der Rework-Prozesse herstellen.

Neben der datenbankbasierten Prozess-Dokumentation bietet HRSoft 2 eine eigene Benutzerverwaltung sowie umfangreiche Funktionen zur Prozessoptimierung als auch eine hervorragende Benutzerführung. Sie stellt weiterhin alle wichtigen Informationen zum Gerätezustand zur Verfügung und hilft bei Fragen zu Service und Support.

Highlights/Optionen:

• Profilvorlagen für schnellen Reparatur Erfolg ab dem ersten Board
• getrennt anpassbare Löt- und Entlötprofile
• Profilkurve kann "on the fly" verändert werden
• HRSoft 2 als universelle Rework-Bediensoftware mit umfangreichen Funktionen