Post on 02-Feb-2021
MIKROPLATZIEREN VERBINDEN AUTOMATISIERENMIKROPLATZIEREN VERBINDEN AUTOMATISIEREN
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Automationstrends in der Elektronik-Fertigung
Janos Tolnay
MIKROPLATZIEREN VERBINDEN AUTOMATISIEREN
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ResultateungenügenderProzesskontrolle
Ausgangslage - NacharbeitSymptome mangelnder Prozesskontrolle im Reparaturlöten
Fehlende Lotkugeln (BGA)Schlechte Ausrichtung“Grabstein”-EffektLötstellen mit VoidsUngenügende Lotpastenmenge oder Benetzungoffene LötstellenLotbrücken
Besser:
Vermeiden durch Prozesskontrolle
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Prozesskontrolle durchkontrollierte Parameter
Prozess-anforderungen
Prozess-anforderungen
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Ziele der ProzesskontrolleProzesskontrolle für Mehrwert
ProzesssicherheitWiederholbarkeitZuverlässigkeitQualität und RückverfolgbarkeitKostenreduzierung
durch
Präzise QualitätssystemeAutomatisierungFlexibilität
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Moderne ReworkstationenModerne ReworkstationenSchablonendruck
SMD Bestückung
Löten
Inspektion / Test
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Erforderliche TechnikSteuerung
Ein Auszug
Bildverarbei- tungProzesse
Linear-motorenLinear-encoderClosed LoopControl
ErkennenAusmessenAusrichtenÜberprüfen
BestückenDosieren, Fluxen, StempelnDie Bonding, Flip-Chip BondingHöhenmessung, KraftmessungFügen, Setzen, Spannen, SchraubenHeizen, Kühlen, Aushärten
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Prozessparameter: Vorheizung
genügend Leistung (bis 7.5 kW)zum Aufwärmen auf 150°C (manchmal auch bis zu 180°C)Effiziente KühlungGeschlossener RegelkreisGleichmässiges Vorwärmen,auch von grossen Leiterplattenkonstante Temperaturunabhängige Zonen
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Prozessparameter: Heissgaskopf
genügend Leistung (bis 2 kW)exakte Temperaturprofilegeschlossener Regelkreiseffiziente Kühlung durch Düsen-BypassGasquelle flexibel ein- und ausschaltbar während des Lötprofils (Luft oder Schutzgas)motorisierte X-, Y-, Z- und Theta-Achsen
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gleichmässigeWärmeverteilung
bringt die Energie genau dorthin, wo sie benötigt wird
Standard oder applikationsspezifische Düsen
Prozessparameter: gleichmässige Wärmeverteilung: Heissgasdüse
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Reduziert die Zeit in der “Peak Zone”
senkt die Höchsttemperatur
ermöglicht annehmbares Bauteile-ΔT
Schützt das Bauteil vor thermischer Überlastung
Prozessparameter: gleichmässige Wärmeverteilung: Heissgasdüse
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Prozessparameter: Restlotentfernung
entfernt zuverlässig Restlotsäubert und ebnet die Oberflächeerlaubt bessere Benetzungbereitet Lötstellen fürs Einlöten eines neuen Bauelementes vor
Ein Muss für BGA-Rework!
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Prozessparameter: Restlotentfernung
berührungslosautomatische Kontrolle der Arbeitshöheflexibler Verfahrwegschützt Vias vor dem Verstopfenverhindert das Wegreissen der Pads
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reflowgelötet manuell repariert halbautomatisch repariert
(ONYX
29)
Schliffbilder, QFP 32, bleifrei (1000-fach)
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3 µm Restlot 24 µm Restlot
Schliffbilder (1000-fach) nach manueller gesteuerter Lotabsaugung an Testleiterplatte
Ball-Durchmesser 0,76
mm / Pad-Durchmesser
0,7
mmLotvolumen des (bleifreien) BGA-Balls
0,23 mm3
minimales (bleihaltiges) Lotvolumen auf dem Pad:
0,0045 mm3Bleigehalt in der Verbindung
1 Mass-%
maximales (bleihaltiges) Lotvolumen auf dem Pad:0,036 mm3Bleigehalt in der Verbindung
6 Mass-%
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9 µm Restlot 1 µm Restlot
Schliffbilder (1000-fach) nach manueller gesteuerter Lotabsaugung an Testleiterplatte
Lotvolumen des (bleifreien) BGA-Balls
0,23 mm3
minimales (bleihaltiges) Lotvolumen auf dem Pad:
0,0015 mm3Bleigehalt in der Verbindung
0,3 Mass-%
maximales (bleihaltiges) Lotvolumen auf dem Pad:0,0135 mm3Bleigehalt in der Verbindung
2,6 Mass-%
Ball-Durchmesser 0,76
mm / Pad-Durchmesser
0,7
mm
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Prozessparameter: Bildverarbeitung
Image 4
Image 2
Image 3
Image 1
präzises Ausrichtenautomatisch oder halbautomatischLesen von ReferenzmarkenErkennen von freien Formenvisuelle InspektionErkennen der AusrichtungErkennen fehlender / falscherKomponentenBarcode & Data Matrix lesen
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Prozessparameter: Software
Prozesskontrolle auf höchster Ebenestellt reproduzierbare Ergebnisse sicherermöglicht konstante Lötprofileweitgehend unabhängig von Schwankungen der Umgebungsparameter
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Kraftmessung
im Grammbereichist möglich10g (0.1N)
Prozesskontrolle: LeistungsmerkmaleAm Beispiel der ONYX-Gerätefamilie
Platzieren mit Kraft
Aufnehmen des Bauelementes mitKraft
Der Anwender wird bei derHandhabung empfindlicherBauelemente unterstützt bzw. entlastet
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Steuerungs-kontrolle
Prozesskontrolle: LeistungsmerkmaleAm Beispiel der ONYX-Gerätefamilie
Geschlossene Regelkreise für alle Parameter wie Kraftmessung, Temperaturmessung, Durchfluss, Zeit
dezentrale Steuerung (Typ Indel für jede Funktionsgruppe bzw. Achse wird ein ansteuerbarer Knoten angesprochen)
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Tischfabrik –
ProduktionsinselKleber auftragen SMD Bestückung Flip-Chip Bonden
BondingstationIP-500 TabletopBestückkopf FlipperLinear fluxerobere und untere Kamera
DosierstationIP-500 TabletopBestückkopfStempelwerkzeugLinearfluxerobere Kamera
BestückstationIP-500 TabletopBestückkopf Gurtfördererobere Kamerauntere Kamera
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Tischfabrik –
ProduktionsinselSMD Assembly
Assembly
StationIP-500 TabletopAssemblyTape Down
Dispense StationIP-500 TabletopAssembly
Linear Down
StationIP-500 TabletopAssemblyFlipperLinear -&down .
Flip Chip AssemblyTischfabrik
IP-500 TabletopBestückkopf, WechslerStempelwerkzeuge, LinearfluxerGurtfördererFlipperobere und untere Kamera
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Tischfabrik
LaborPrototypenKleinserien
Stand-Alone
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Produktionsinsel - “Factory in Cell”
Produktion
Mittlere bis grosse Volumina
Stand-Aloneoder In-Line
MIKROPLATZIEREN VERBINDEN AUTOMATISIEREN
Gegründet 1978 (mehr als 30 Jahre erfolgreich tätig)
Hauptsitz in Solothurn, Schweiz
Niederlassung in Grasbrunn b. München, Deutschland
Partner in USA (Air-Vac Engineering Inc.)
Infotech Automation für Entwicklung und Produktion
Weltweit über 45 Vertretungen mit ausgebildetem
Verkaufs- und Servicepersonal
Übersicht Firmengeschichte
MIKROPLATZIEREN VERBINDEN AUTOMATISIEREN
Eckdaten 2000 m2 Büro und Produktion
20 Mitarbeiter im Verkauf und Service
21 Mitarbeiter in Entwicklung und Produktion
46 Mitarbeiter bei Air-Vac in USA (Vertrieb/Service USA, Mexiko, Kanada)
Zulieferanten von Einzelteilen 20 Mitarbeiter
Mehr als 5500 Systeme weltweit im Einsatz
Etliche Design-Preise
Kundenorientierte Lösungen
2000 m2 Büro und Produktion
20 Mitarbeiter im Verkauf und Service
21 Mitarbeiter in Entwicklung und Produktion
46 Mitarbeiter bei Air-Vac in USA (Vertrieb/Service USA, Mexiko, Kanada)
Zulieferanten von Einzelteilen 20 Mitarbeiter
Mehr als 5500 Systeme weltweit im Einsatz
Etliche Design-Preise
Kundenorientierte Lösungen
MIKROPLATZIEREN VERBINDEN AUTOMATISIEREN
Produkt-EntwicklungZEVAC wird 1978 als Joint-Venture zwischen der amerikanischen Air-Vac Engineering (seit1962) und Rudolf Wanner gegründet.
1982 Gründung der Infotech AG
Der Hauptsitz der ZEVAC wird 1988 von Deutschland nach Solothurn verlegt, mitten ins Herzder Schweizer Präzisionsmaschinen- und Uhrenindustrie.
Seit seiner Gründung leistet ZEVAC und sein dynamisches Team Pionierarbeit in neuenTechnologien für die Automatisierung von Prozessen für die Nacharbeit und die Fertigung.
ALS-2 PCBRM 10/12 DRS 22 DRS 26 SSM 4/9 DRS 24
1978 1985 1989 1993 1996 1997
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Produkt-Entwicklung
ONYX 32
2000 2003 2004 2005 2006
ONYX 29 IP-500 Zelle ONYX 25 ONYX 24
MIKROPLATZIEREN VERBINDEN AUTOMATISIEREN
Produkt-Entwicklung
KONSEQUENT, KONTINUIERLICH, INNOVATIVE INVESTIONEN IN DIE ZUKUNFT
ONYX 21
2008
MIKROPLATZIEREN VERBINDEN AUTOMATISIEREN
design preis
DRS 3 –
1993
DRS 26 -
1993
GOOD DESIGN
ONYX 32 –
2001
ONYX 24 -
2006
reddot
award
ONYX 25 -
2005
Designpreise
für
ZEVAC-Produkte
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ONYX 21BGA-Rework einfach
und schnell
Low cost
ONYX 24Verbindet ONYX-
Leistungsmerkmale mit
DRS-Handling
Stabil und flexibel
DRS 24Bestehende Maschinen
aufrüstbar mit einem IR-
Vorwärmer
Minimumvarianten
ZEVAC ProdukteprogrammSelektivlöten: SMD-Technik
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ONYX 25Für grosse
Leiterplatten
Zweiter Vorwärmer
Offene Konstruktion
ONYX 32 HotgasVollautomation
Serial rework
Werkzeugwechsler
ONYX 297 motorisierte Achsen
Optionenprogramm
Kraftvoll und flexibel
ZEVAC ProdukteprogrammSelektivlöten: SMD-Technik
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SSM 4Einfache
Handhabung
Schnell einstellbar
SSM 9Bedienkonsole
Profile speichern und
abrufen
Erweiterbar mit PH 4
SSM 4AKann mit dem
Vorwärmer-modul PH4
betrieben werden
Benutzerfreundlich
ZEVAC ProdukteprogrammSelektivlöten: Durchstecktechnik
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PH 4Ein Muss für Bleifrei-Löten:
reduziert
Kontaktzeit mit dem Lot !!!
PCBRM System 5.2.ZSolectron
Harmann Becker
Siemens Deutschland
PCBRM 15US-Modell
Grundgerät
ZEVAC ProdukteprogrammSelektivlöten: Durchstecktechnik
MIKROPLATZIEREN VERBINDEN AUTOMATISIEREN
ONYX 32 SemiconVollautomatisch
Hochleistungsgerät
Absolute und relative
P+P im Mikronbereich
Produkt-
Spezifikationen
für neue Märkte
IP-520Kombiniert
verschiedene Prozesse
Hohe Geschwindigkeit
Hohe Präzision
ZEVAC ProdukteprogrammMultifunktionale Plattform und Automationssysteme
MIKROPLATZIEREN VERBINDEN AUTOMATISIEREN
Typische Gasdüsen für die ONYX-Serie
OptionsBenefits
• Heat
through
nozzle
• Easy in handling
•
Suitable
for
several
component
dimensions
• Adjustable
Vacuum
Tube
•
Soldering
process
can
be
observed
Possible
Limits
•
Surrounded
area
(incl. Components) will be
heated
Benefits
• Heat
through
nozzle
•
Certain
heat
protection
aganst
next
components
Possible
Limits
•
Handling, alignment
nozzle
/ component
•
1 nozzle
for
each
component
size
•
Min. distance to next
component
is
required
Component
Insertion Tools are
available
for
both
nozzle
types
MIKROPLATZIEREN VERBINDEN AUTOMATISIEREN
Microstencils
ONYX 24 Optionen
Können in das ONYX-Gerät eingesetztwerden für plane Ausrichtung zurLeiterplattenoberfläche
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Microstencils
und Adapter für ONYX-Serie
Information required:
Datasheet
for
Microstencils
must
be
filled
in completey; it
contains:
• Info Aperture
size, Stencil
Thickness, Pitch, Specialities
(run
off edge
etc.)
• Board layout must
be
checked
(distance to next
components
etc.)
Paste on device
stencil
(CPF Component
Frame)
Standard type
MIKROPLATZIEREN VERBINDEN AUTOMATISIEREN
Aktuelle Technologie
Dippen in spezielle Lotpaste mit sticky
flux
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MIKROPLATZIEREN VERBINDEN AUTOMATISIEREN
MIKROPLATZIEREN VERBINDEN AUTOMATISIEREN
MIKROPLATZIEREN VERBINDEN AUTOMATISIEREN
Genauigkeitinnerhalb
von
Mikrometern
Flexibilitätfür
eine
grosse
Palette
von Applikationen
Zuverlässigkeitin der
Prozess-
automatisierung
Erfolgsfaktoren
für
die Zukunft
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Fragen ?
Danke für Ihre Aufmerksamkeit
Anschrift:
Bretonischer Ring 15D-85630 Grasbrunn
Telefon: +49 (0)89 46 16 963
E-Mail:
info@zevac.de
Systeme für die Aufbau-
und Verbindungstechnik mit messbaren Qualitätsverbesserungen und
Effizienzsteigerungen
ZEVAC Deutschland