Rework-Systeme

Nachhaltige SMT/BGA-Reparatur.

Wertschöpfung erhalten mit professioneller Nacharbeit elektronischer Baugruppen auf Ersa Rework-Stationen

In der Elektronikfertigung werden viel Zeit, Geld, Material und Expertise eingesetzt. Umso wichtiger ist die Fähigkeit zur professionellen Nacharbeit von Baugruppen mit Ersa Rework-Systemen, um diese Wertschöpfung nachhaltig zu sichern.

Hohes Know-how und modernste Ausstattung sind notwendig, um Prototyping und Rework-Arbeiten fachgerecht auszuführen. Das richtige Rework-System muss die passenden Technologien mitbringen, damit eine effiziente, erfolgreiche Bearbeitung gewährleistet ist.

Fachgerechtes Handling für eine erfolgreiche und effiziente Baugruppenreparatur - auch und gerade bei Big Boards im Format 24 x 24 Zoll
Fachgerechtes Handling für eine erfolgreiche und effiziente Baugruppenreparatur - auch und gerade bei Big Boards im Format 24 x 24 Zoll

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)

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.

Starke Features für Rework: Entlöten und Heizen

Bauteil entlöten

Der XL-Heizkopf des Ersa HR 600 XL eignet sich für Bauteile bis 150 x 120 mm Kantenlänge
Der XL-Heizkopf des Ersa HR 600 XL eignet sich für Bauteile bis 150 x 120 mm Kantenlänge

Um ein Bauteil zu entlöten, folgt das System sensorgeführt einem Temperaturprofil. Obenstrahler und IR-Untenheizung liefern hierzu die nötige Energie. Das Zielbauteil wird automatisch mit einer Vakuumpipette von der Platine abgehoben, wenn das Lot flüssig ist. Für die optimalen Erwärmung muss die gesamte Baugruppe betrachtet werden: Nachbarbauteile sind für die Prozessführung ebenso relevant wie die Bestückung auf der Unterseite der Platine.

Berührungslose Restlotentfernung mit dem Ersa Scavenger
Berührungslose Restlotentfernung mit dem Ersa Scavenger

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
Flussmittelauftrag in Dip-Schablone
Flussmittelauftrag in Dip-Schablone

Lotpaste oder Flussmittel aufbringen

Um ein neues Bauteil zu installieren, werden frisches Lot oder Flussmittel (z.B. bei Ball Grid Arrays) benötigt. Da die Packungsdichte bei elektronischen Baugruppen sehr hoch ist, findet sich selten Platz, um Lotpaste oder Flussmittel auf die Platine zu drucken. Dispens-Prozesse sind meist sehr zeitaufwändig und ein manueller Auftrag zu ungenau. Daher bietet Ersa mit der Dip&Print Station die Möglichkeit, Bauteile mit Lotpaste oder Flussmittel vorzubereiten, um sie anschließend sicher zu platzieren und zu verlöten.

Dip&Print: Rework-Flussmittel sind als viskose Medien verfügbar und lassen sich ähnlich wie Lotpasten verarbeiten. Mit der Dip&Print Station können Schablonen mit geeigneten Kavitäten (Vertiefungen) genutzt werden, um die Anschlüsse des zu installierenden Bauteils (z.B. BGA) in ein passendes Flussmitteldepot einzutauchen (dip-in). An jedem Anschluss entsteht so ein definiertes Volumen. Es können Flussmittel oder dipfähige Lotpasten verarbeitet werden.

Alternativ dienen individuell angefertigte Schablonen dazu, ein Bauteil mit Lotpaste zu bedrucken. Das bedruckte Bauteil wird aus der Schablone ausgehoben und anschließend platziert. Mit dieser Methode können exakte Pastenvolumina z.B. auf Bottom Terminated Components (BTC) aufgetragen werden. Ein Aufschwimmen von Bauteilen wird verhindert, die optimale thermische Anbindung an die Platine sichergestellt.

Highlights/Optionen:

  • universelle Dip-Schablonen
  • bauteilspezifische, hochpräzise Druckschablonen
  • einfache Handhabung, reproduzierbare Ergebnisse
  • passend zu allen Ersa Rework-Systemen
Ersa Rework-System HR 600 XL: Automatisches Bearbeiten großer Baugruppen im XL-Format
Ersa Rework-System HR 600 XL: Automatisches Bearbeiten großer Baugruppen im XL-Format

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
Prozessbeobachtung mit der Ersa Reflow-Prozesskamera (RPC) parallel zur Echtzeit-Temperaturaufzeichnun
Prozessbeobachtung mit der Ersa Reflow-Prozesskamera (RPC) parallel zur Echtzeit-Temperaturaufzeichnung

Einlöten & überwachen

Beim Einlöten des neuen Bauteils kommen dieselben Systemkomponenten zum Einsatz wie beim Entlöten. Dennoch unterscheiden sich die Prozesse: Beim Einlöten hat das Bauteil zunächst keinen guten thermischen Kontakt zur Platine und es ist einigen Fällen ein angepasstes Einlötprofil erforderlich. Eine Reflow-Prozesskamera (RPC) beobachtet den Einlötvorgang und liefert dem Benutzer wertvolle, zusätzliche Informationen über den Prozessverlauf.

Neben den hochauflösenden Bildern helfen weitere Sensoren, den Rework-Prozess noch stabiler und reproduzierbarer zu machen: Während eines Lötprozesses werden der aktuelle Gradient der Lötkurve und der Zustand des Obenstrahlers überwacht. Der Anwender erhält Meldungen, falls ein Prozess zu stark von den Vorgaben abweichen sollte. Ein berührungsloser Sensor kann - derzeit beim HR 600 XL - mit den Prozessdaten eines Thermoelements abgeglichen werden. Nach erfolgreichem Teach-in können alle nachfolgenden Prozesse am gleichen Bauteil auf baugleichen Platinen über diesen "virtual TC" Sensor geregelt werden.

Highlights/Optionen:

  • getrennt parametrierbare Entlöt- und Einlöt-Profile
  • Reflow-Prozesskamera zur Prozessbeobachtung
  • Überwachung der Heizelemente
  • Virtual TC zur berührungslosen Prozessführung
Ersa Reflow-Prozesskamera (RPC) in der Baugruppenreparatur: Echtzeit-Temperaturaufzeichnung mit RPC-Fenster
Ersa Reflow-Prozesskamera (RPC) in der Baugruppenreparatur: Echtzeit-Temperaturaufzeichnung mit RPC-Fenster

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

Rework per Live-Demo

Video schauen und anschließend individuellen Termin für eine Live-Demo online vereinbaren - einfach unter info(at)ersa.de

Ersa Rework-Systeme für BGA-Reparatur

Mit starkem Preis-Leistungs-Verhältnis und patentierter IR- und Hybrid-Rework-Technologie haben sich die Ersa Systeme an die Spitze des Marktes gesetzt.

Ersa Rework-Systeme

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