Automationstrends in der Elektronik-Fertigung · 2010. 9. 3. · PCBRM 15 US-Modell Grundgerät...

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


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


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


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


Produkt-Entwicklung

ONYX 32

2000 2003 2004 2005 2006

ONYX 29 IP-500 Zelle ONYX 25 ONYX 24


Produkt-Entwicklung

KONSEQUENT, KONTINUIERLICH, INNOVATIVE INVESTIONEN IN DIE ZUKUNFT

ONYX 21

2008


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


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


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


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


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


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


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


Microstencils

ONYX 24 Optionen

Können in das ONYX-Gerät eingesetztwerden für plane Ausrichtung zurLeiterplattenoberfläche


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

Print

Frame)

Standard type


Aktuelle Technologie

Dippen in spezielle Lotpaste mit sticky

flux


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:

[email protected]

Systeme für die Aufbau-

und Verbindungstechnik mit messbaren Qualitätsverbesserungen und

Effizienzsteigerungen

ZEVAC Deutschland

Date post:	02-Feb-2021
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