High Mix Repair – flexible SMT Reparatur und Inspektion...ERSA Rework & Inspektion © by ERSA GmbH...

ERSA Rework

High Mix Repair –flexible SMT Reparatur

und Inspektion

von Jörg Nolte

ERSA GmbH, Leiter EntwicklungRework, Inspektion & Tools

ERSA Rework & Inspektion

Seite 2© by ERSA GmbH • ERSA HIGH MIX REPAIR & INSPECTION _0908_d.ppt • EW.no

Heutige Anforderungen für flexible Rework Prozesse

• Geschwindigkeit im Reworkzyklus

• Geringe Kosten & platzsparend

• Flexibilität & Prozesssicherheit

• Prozessstabilität & Wiederholbarkeit

• Reparatur im Gehäuse

• Einfache Bedienung

• Effektive Anwenderschulung

• Software Unterstützung

• Dokumentation & Verfolgbarkeit

• Qualifizierung (Inspektion)

„Muss“

„Kann“

„Wunsch“MarktMarktTrendsTrends



Rework Anwendungen I

SMTSMT



Rework Anwendungen II

SMTSMT



Rework Anwendungen III

SMTSMT



Die ERSA Rework Produktline

Leistung – Platinengröße – Automation

Leistung

Preis

IR/PL 650A

IR/PL 550A

1600W

4600W

HR 100 A

1000W

IRHR 100A-HP

200WProduktProdukt--

linielinie



IR/PL 650A

IR/PL 550A

HR/HP 100A

HR 100 A

Welches ist das Richtige Rework System?



ERSAs IR Rework Botschaft seit 1998:Sichere und gleichmäßige Wärmeverteilung bei niedrigen Temperaturen!

Closed Loop Reflow Techonologie



Funktionsprinzip - DynamicIR IR 550A plusA = Bauteil für ReworkB = PCBC = Bauteil OberseiteD = Bauteil UnterseiteAccuTC = ThermoelementIRS = Neuer Infrarot

Sensor

DynamicIR Top = Obenstrahlerradiator(800W)

DynamicIR Bottom = Untenstrahlerradiator (800W)

RPC = Reflow Prozess Camera

IRSoft 3.X = Kontroll- & Dokumentations-Software

Mic = Mikroprozessor, verwendet aktuelle Temperaturwerte um das DynamicIR Heizsystem zu kontrollieren



Zeit

Temp.

230°C

250°C

D – kleineVerbindung

Flat peak Profil im bleifreien Lötprozess mithomogenen Wärmequellen!

B – mittelmassigeVerbindung

A – hochmassigeVerbindung



BGABGA

Ein unentdecktes ΔT kann sehr kostspielig

werden!

Temperaturkontrolle im SMT Prozess - BGA



Evaluierung iNEMI, für IR650A

Requirements: Performance target: ERSA results:

Minimum solder joint peak: Min. 230°C – 235°C 236.1°C – 238.8°C across component

Time over Liquidus (ToL): 40 s – 100 s 52s – 69sacross component

Time between 150°C – 217°C To monitor 114s – 119s

Temperature component surface center Max. 245°C – 250°C 236.1°C – 240.5°Cacross component

Total time rework profile Around 8 minutes ~ 480s

iNEMI Projekt:Anforderungen für PBGA auf Multilayer Platinen (Auszug):

Especially prepared board with drilled

thermocouples on all important positions. This is to evaluate

difficult processes in detail. It can be assured that all

temperature values are in an acceptable

area.



Evaluierung iNEMI, für IR650A – Messprotokpoll



Anwendungerfolgreich gelöst!

Evaluierungsmuster für Mobiletelefon AnwendungAnwendung: Mobiletelefon Anschirmung entlöten, unten liegendes BGA tauschen

Problem: Nahe liegende Nachbarkomponenten müssen gegen Erwärmung geschütztwerden.

Lösung:Nachbarkomponentenabschirmen.

Aktive Kühlung derNachbarkomponentenalternativ möglich.



DynamicIR & MultiTrue Closed Loop: In the Praxis1. DynamicIR ohne MTCL

2. DynamicIR mit MTCL Große Multilayer Platine – 16“ x 20“

CCGA Bauteil zur Reparatur

TC1: surface TC2: solder joint

TC1: surfaceTC2: solder joint



Package on Package (PoP)

DIMM Module in PH 100

RAM DIMM Module

Anforderung:

BGA Stapel in einem thermischen Prozess entlöten.

Nachbarstapel sollen nicht aufschmelzen.

TE-Messung



RAM DIMM Module

Kleben oder Klammern der Stapel vor dem Entlöten.

Kleber

Abschirmung

Schutz der Nachbarstapel.

Package on Package (PoP)



SD-RAM Austausch, THOMSON Broadcast & Media Solutions

Quelle: THOMSON

FBGA SD-RAM Chips (bleihaltig -Fehlbestückung)

Reduzieren der Rework-Zyklen von 12 auf 8 durch gleichzeitiges Löten von je 2 Bauteilen

Geringer LP Verzug durch großflächige Untenheizung, Unterstützung und dynamisches Wärmeverteilung.



SD-RAM AustauschQuelle: THOMSON

Funktionstest nach 12 getauschten Chips auf 2 Platinen ergibt:

100 % FPY



Sonderanwendung

Aufgabe: Hochmassiges Metallteil muss mit Platine verlötet werden.

Lösung:Untenstrahlerbasiertes Porfil mitlangsamerAnstiegsrampe.

Anwendungerfolgreich gelöst!



BGABGA

Bleifrei Rework: Möglichst niedrige Termperatur, ein

minimales ΔT und homegeneErwärmung sind die Erfolgsgaranten

für bleifreies Rework!

ERSA Rework Solutions



Reflow Prozesskamera für IR / PL 550 und 650

RPC Kamera Eigenschaften :• Hochqualitative CCD Kamera

(bis 25-fach optischer Zoom + 12-fach digitaler Zoom)

• Motorisierter Zoom und Focus

• LED Ringlicht

• AF auf Knopfdruck, Weißabgleich

• Programmierbare Voreinstellungen

• In mehrere Richtungen schwenkbares Stativ

• Systemkontrolle durch PCSoftware IRSoft 4.X

Prozessvisualisierung



Genaue Bauteilplatzierung:

• Z-Bewegung: +/- 0,01 mm

• Drehung: +/- 0,02 °

• X-Y Bewegung: +/- 0,01 mm(Leiterplattentisch)

• Abstand zur Oberseite: 60 mm

• Große Auswahl an Saugdüsenverfügbar

• 4 seitige LED Beleuchtung, regelbar

• Bauteil-Zentrierungsstelle(10 x 10 bis 60 x 60 mm) optional

PL 650 A – Präzisions-Platzierungsmodul

Bauteilplatzierung



Herausforderungen für die Nacharbeit!

HybridHybrid

Bleifrei Rework an kleinen und mittleren SMDs …

● Pinzetten können das Bauteil thermisch überlasten

● Heißluftsysteme können Nachbarbauteile wegblasen

● Kurzwellige IR Werkzeuge können Bauteile überhitzen

● Reparatur im Gehäuse ist mit Rework Systemen

unmöglich

● Knappe Budgets, wenig Platz am Arbeitsplatz

…

ERSA hat sich diesen Herausforderungen gestellt.



ERSA präsentiert die Hybrid Technologie für feine Rework Aufgaben

Hybrid Technologie:Hybrid Technologie:Kompakt Kompakt ReworkRework

neu definiert neu definiert

HybridHybrid



ERSA Hybrid Rework HR 100

Platzbedarf:nur 200 x 260 mm

& 211 x 220 mm

0IRHR100A-HP



Bauteilsicherheit & Rework Geschwindigkeit optimiert

°C

T s

*IPC

Sicheres IR

Heißluft

*IPC empfiehlt bis max. 4°C/s Temperaturanstieg

TechTech--nologienologie



Hybrid Tool – Funktionselemente (1)


HybridAdapter

HybridHeizelement

ErgonomischerHandgriff

GebläseLEDHeizanzeige

Start / StoppTaster

Hybrid Tool mit 200 Wkombinierter Infrarot- & Konvektionsheizung; ein Positionslaser ist im Handgriff integriert.



Hybrid Tool – Funktionselemente (2)

HybridAdapter

HybridHeizelement

ErgonomischerHandgriff

LaserPointerGebläse

LEDHeizanzeige

Start / StoppTaster




Hybrid Adapter in 3 Größen

Drei austauschbare Hybrid Adapter im Lieferumfang.


Ad1: 20 x 20 mm Ad2: 10 x 10 mm Ad3 6 x 6 mm



Kompakt & leicht zu bedienen

HR 100A Regelstation steuert das Hybrid Tool, integrierte Vakuum Pumpe & VacPen, mit Werkzeugablage & K-Typ TC Eingang sowie Mini USB Interface zum Anschluss an einen PC




Rework Anwendung: Bauteilentlötung im Gehäuse

AnwenAnwen--dungendungen



Rework Anwendung: SMD Chips auf dicht bestückten Platinen

SMD entfernen / ersetzen OHNENachbarbauteile wegzublasen!




Rework Anwendung: sicher & einfach




Rework Anwendung: geregelte IR Untenheizung




Rework Anwendung: Wiederholbarkeit durch Festanschlag

Z-AchseAnschlag




Rework Anwendung: Geregelter Betrieb mit AccuTC




Das optional erhältliche Kühlgebläse kühlt die Baugruppe nach demReflowprozess ab. Platinenhandhabung und Zuverlässigkeit derLötstelle verbessern sich.

Rework Anwendung : Optional erhältliches Kühlgebläse




Neu Stativ für HR 100 A

Stativ für Hybridtool:Beide Hände frei!

Bestellnummer:0IRHR-ST050

Listenpreis: 295,-€

● Höhenverstellung

● schwenkbar

● neigbares Werkzeug

● Leiterplattenhalterungmit drei Magnetpins

● ESD sicher



HR 100 A - Hybridtechnik!

??

• Geschwindigkeit im Reworkzyklus

• Geringe Kosten & platzsparend

• Reparatur im Gehäuse

• Flexibilität & Prozesssicherheit

• Prozessstabilität & Wiederholbarkeit

• Einfache Bedienung

• Effektive Anwenderschulung

• Software Unterstützung

• Dokumentation & Verfolgbarkeit

• Qualifizierung (Inspektion)

Heutige Anforderungen im Rework Prozess

MarktMarktTrendsTrends



Price Power

Board Size H

andling Performance

Welches ist das richtige System für mich?

IR/PL 650A

IR/PL 550A

HR 100 A

HR/HP 100A

Mobile telephone up to medium size PCBs; 0201s up to 20mm x 20mm SMDs:the 200 W Hybrid tool can heat larger components on large PCBs but this takes longer without bottom heater!

Very light up to medium mass PCBs & components.The 200 W Hybrid tool can heat heavier mass components & PCBs but this takes longer due to no bottom heater!

• Hand held only; very easy to use• Very flexible due to hand held• Manual Vac Pen included for componentlift off.

• 100 % Operator dependant.• Low Operator skill required; manual skills only

ab € 2,000

Mobile telephone up to medium size PCBs; 0201s up to 20mm x 20mm SMD:the 1000 W system can heat larger components on large PCBs using bottom heater!

*Optimal max. PCB size: Up to 125 mm x 125 mm

Very light up to heavy mass PCBs and components; With the powerful 800W bottom heater, all types of applications can be reworked.

**Optimal for low cost rework of small but heavy mass PCBs and metal carriers.

• Hand held or use within the tool & PCB holder.

• Manual Vac Pen for component lift off.• simple closed loop control of linear profiles via IRSoft software

• Less Operator dependant because of stand; no need to hold tool manually

• Low Operator skill required;manual skills only

ca. € 4,500

Mobile telephone up to double Euro-card size. Components up to 60mm x 60mm. 40mm x 40mm maximum placement size:*Optimal max. PCB size:Up to 135 mm x 260 mm

All types of boards and mass.

**Optimal for medium size PCBs with heavy ground planes

• True closed loop selective reflow process.• Integrated vacuum pipette for component lift off.

• Fully automated temperature process.• Motorized placement w/pressure

drop-off • Low Operator skill required; limited computer skills

IR 550:ab € 9,500

IR & PL kplt:ca. € 27,500

All board sizes, components up to 60mm x 120mm. 60mm x 60mm maximum placement size:*Optimal max. PCB size:Up to 560 mm x 460 mm

All types of boards and mass.

**Optimal for large size PCBs with heavy ground planes

• Multi-True closed loop selective rework• Integrated vacuum pipette for component lift off after de-soldering

• Fully automated reflow process& cooling

• Semi-automated placement.• Low Operator skill required; limited computer skills

IR 650:ab € 24,000

IR & PL kplt:ca. € 47,000

Platinen & SMD Größe Platinen & SMD Masse Handling & Benutzerfähigkeit Budget

4600W

1000W

200W

*Optimal max. PCB size is size of bottom heater! **Optimal PCB & SMD mass depends on total system power of top & bottom heaters (Watts)

1600W



Welches System für welche Anwendung?

HR 100 A

HR/HP 100A1000W

Mobiltelefone & Digitalkameras

Kleine Chips & SMD: 0402 & 0201’s

Metallische Teile & Keramiksubstrate

Unförmige SMDs Reparatur im Gehäuse

Und oben erwähnte!

PTH BauteileAbschirmungen & metallische Rahmen

200W



IR/PL 550:

SMDs bis 60mm x 60mm;40mm x 40mm max. Platzierung; ideale Platinengröße:~ 135 mm x 260 mm

Welches System für welche Anwendung?

IR/PL 650A

IR/PL 550A1600W

4600W

Eingebaute Lötstation

Eingebaute Lötstation

Beide Systeme IR/PL 550 & IR/PL 650 sind für die unten dargestellten Anwendungen geeignet. Platinen und Bauteilgröße sind die differenzierenden Faktoren.

IR/PL 650:

SMDs bis 60mm x 120mm;60mm x 60mm max. Platzierungsize; max. Platinengröße:bis 560 mm x 460 mm

Typische Anwendungen:

stacked BGA (RAM, DIMM module), abgeschattete BGAs, mobile phone shields, aluminium composite, BGA with heat sink, LGA775 THT-socket, BGA on flex, BGA reworkable epoxies; plastic BGA processorsockets; Ultra Heavy Mass PGA; Large Plastic SMD Connector; Micro-FCBGA; BGA Plastic Socket; CSP, micro BGA; CGA withHeat Sink; 0201s, 0402s; non-bent leadedTHTs; BGA Re-balling, uvm.



Die ERSA Rework Produktline

Leistung – Platinengröße – Automation

Leistung

Preis

IR/PL 650A

IR/PL 550A

1600W

4600W

HR 100 A

1000W

IRHR 100A-HP

200WProduktProdukt--

linielinie



Reflow Prozess Kamera

Prozessbeobachtung für IR 550 A und HR 100 A!



SMT / BGA Inspektionskriterien

ProcessProcess

Industrie StandardsIndustrie Standards& & InspektioskriterienInspektioskriterien



IPC Electronic Workmanship Standard A-610: Sec. 12.2.5.6; J-STD-001

Standards haben, nach Standards prüfen, nach Standards fertigen!

Inspection of PLCC toe fillet under PLCCPicture: ERSA

Normal Inspection of PLCC

Picture: IPC

Sideview Inspection of PLCC corner joint

??

XX

!!



StandardsStandards

Schlechte Benetzung

Source: ERSA, Frauenhofer, IPC



Vergleich von Livebild und “Gut” & “Schlecht” Beispielen



Flip Chip Inspektion: unter 50 µm Inspektion mit dem ERSASCOPE 2

BGA



ERSASCOPE 2 plus – Überragendes Licht Management

Nur Gegenlicht Nur Frontallicht Beide Lichter

Getrenntes Einstellen von Front- und Gegenlicht



ERSASCOPE 2 plus



Vielen Dank fürIhre Aufmerksamkeit!

High Mix Repair –�flexible SMT Reparatur�und Inspektion��von Jörg Nolte��ERSA GmbH, Leiter Entwicklung�Rework, Inspektion &Heutige Anforderungen für flexible Rework ProzesseDie ERSA Rework ProduktlineWelches ist das Richtige Rework System?Evaluierung iNEMI, für IR650AEvaluierung iNEMI, für IR650A – MessprotokpollEvaluierungsmuster für Mobiletelefon AnwendungDynamicIR & MultiTrue Closed Loop: In the PraxisPackage on Package (PoP)SD-RAM Austausch, THOMSON Broadcast & Media SolutionsSD-RAM AustauschSonderanwendungERSA Rework SolutionsReflow Prozesskamera für IR / PL 550 und 650PL 650 A – Präzisions-PlatzierungsmodulERSA Hybrid Rework HR 100Neu Stativ für HR 100 A�Heutige Anforderungen im Rework ProzessWelches ist das richtige System für mich?Welches System für welche Anwendung?Welches System für welche Anwendung?Die ERSA Rework ProduktlineReflow Prozess Kamera�Standards haben, nach Standards prüfen, nach Standards fertigen!Schlechte Benetzung �Vergleich von Livebild und “Gut” & “Schlecht” BeispielenFlip Chip Inspektion: unter 50 µm Inspektion mit dem ERSASCOPE 2ERSASCOPE 2 plus – Überragendes Licht ManagementERSASCOPE 2 plus

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