automationstrends in der elektronik-fertigung · 2010. 9. 3. · pcbrm 15 us-modell grundgerät...
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MIKROPLATZIEREN VERBINDEN AUTOMATISIERENMIKROPLATZIEREN VERBINDEN AUTOMATISIEREN
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Automationstrends in der Elektronik-Fertigung
Janos Tolnay
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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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MIKROPLATZIEREN VERBINDEN AUTOMATISIEREN
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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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MIKROPLATZIEREN VERBINDEN AUTOMATISIEREN
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Tischfabrik
LaborPrototypenKleinserien
Stand-Alone
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MIKROPLATZIEREN VERBINDEN AUTOMATISIEREN
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Produktionsinsel - “Factory in Cell”
Produktion
Mittlere bis grosse Volumina
Stand-Aloneoder In-Line
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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
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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
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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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MIKROPLATZIEREN VERBINDEN AUTOMATISIEREN
Produkt-Entwicklung
ONYX 32
2000 2003 2004 2005 2006
ONYX 29 IP-500 Zelle ONYX 25 ONYX 24
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MIKROPLATZIEREN VERBINDEN AUTOMATISIEREN
Produkt-Entwicklung
KONSEQUENT, KONTINUIERLICH, INNOVATIVE INVESTIONEN IN DIE ZUKUNFT
ONYX 21
2008
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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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MIKROPLATZIEREN VERBINDEN AUTOMATISIEREN
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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MIKROPLATZIEREN VERBINDEN AUTOMATISIEREN
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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MIKROPLATZIEREN VERBINDEN AUTOMATISIEREN
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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MIKROPLATZIEREN VERBINDEN AUTOMATISIEREN
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
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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
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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
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MIKROPLATZIEREN VERBINDEN AUTOMATISIEREN
Microstencils
ONYX 24 Optionen
Können in das ONYX-Gerät eingesetztwerden für plane Ausrichtung zurLeiterplattenoberfläche
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MIKROPLATZIEREN VERBINDEN AUTOMATISIEREN
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
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MIKROPLATZIEREN VERBINDEN AUTOMATISIEREN
Aktuelle Technologie
Dippen in spezielle Lotpaste mit sticky
flux
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MIKROPLATZIEREN VERBINDEN AUTOMATISIEREN
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MIKROPLATZIEREN VERBINDEN AUTOMATISIEREN
-
MIKROPLATZIEREN VERBINDEN AUTOMATISIEREN
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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:
Systeme für die Aufbau-
und Verbindungstechnik mit messbaren Qualitätsverbesserungen und
Effizienzsteigerungen
ZEVAC Deutschland