Automatische Reparatur Elektronischer Baugruppen

ISBN-13: 9783540590156 / Niemiecki / Miękka / 1995 / 104 str.

Thomas Leicht

Opis

Die vorliegende Arbeit entstand wiihrend meiner Tiitigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut fOr Produktionstechnik und Automatisierung (IPA), Stuttgart. Mein besonderer Dank gilt Herrn Professor Dr. h. c. mull. Dr. -Ing. Warnecke, der mir die Durchfiihrung der Arbeit an seinem Institut ermoglicht hat und Herrn Professor Dr. -Ing. habil. HOgel fOr die Obernahme des Mitberichts und die wertvollen Hinweise. FOr die vie len Anregungen und die konstruktive Kritik bei der Ausarbeitung danke ich Herm Dr. -Ing. Schweizer, Herrn Dr. -Ing. Emmerich, Herrn Dr. -Ing. Fischer, Herrn Dr. -Ing. KrOll, Herrn Dr. -Ing Schweigert und Herrn Dipl. -Ing. Spingler. Vor allem die enge Zusammenarbeit mit Herrn Dipl. -Ing. Weisener hat mir vie I bedeutet. Besonders erwiihnen mochte ich noch Herrn Dipl. -Ing. Maya und Herrn Dipl. -Ing. Reich, die zum Gelingen dieser Arbeit wesentlich beigetragen haben. Stuttgart, im Dezember 1994 Thomas Leicht INHAL TSVERZEICHNIS Seite 12 0 Abkiirzungen und Formelzeichen EinfUhrung 16 Problemstellung 16 1. 1 1. 2 Zielsetzung und Vorgehensweise 18 2 Stang der T Qhnik in der R Qaratyr 1 ktrQni: iQh r BaygrYQI2 n 20 2. 1 Fertigungseinrichtungen und Verfahren 20 Abloten von SMT-Bauelementen 22 2. 2 25 3 Analyse der BaugruQQenreQaratyr 3. 1 Fehlerklassifizierung und Fehlerhaufigkeiten 25 Analyse des reparaturrelevanten Produktspektrums 28 3. 2 Thermisches Verhalten und Energiebetrachtung an Lotstelle und 3. 3 Bauelement 30 Automatisierungshemmnisse und Ableitung von 3. 4 Entwicklungsschwerpunkten 33 4 Anforgerungen an ein automatisches ReQaratursyst m 35 4. 1 Anforderungen an das Gesamtsystem 36 Anforderungen an die Teilsysteme 4.

Spis treści

0 Abkürzungen und Formelzeichen.- 1 Einführung.- 1.1 Problemstellung.- 1.2 Zielsetzung und Vorgehensweise.- 2 Stand der Technik in der Reparatur elektronischer Baugruppen.- 2.1 Fertigungseinrichtungen und Verfahren.- 2.2 Ablöten von SMT-Bauelementen.- 3 Analyse der Baugruppenreparatur.- 3.1 Fehlerklassifizierung und Fehlerhäufigkeiten.- 3.2 Analyse des reparaturrelevanten Produktspektrums.- 3.3 Thermisches Verhalten und Energiebetrachtung an Lötstelle und Bauelement.- 3.4 Automatisierungshemmnisse und Ableitung von Entwicklungsschwerpunkten.- 4 Anforderungen an ein automatisches Reparatursystem.- 4.1 Anforderungen an das Gesamtsystem.- 4.2 Anforderungen an die Teilsysteme.- 4.2.1 Funktionsmodul zum Ablöten wellengelöteter Bauelemente.- 4.2.2 Funktionsmodul zum Lösen der Klebefixierung bei wellengelöteten Bauelementen.- 4.2.3 Funktionsmodul zum Ablöten reflowgelöteter Bauelemente.- 4.2.4 Teilsystem zur Ermittlung des Demontagezeitpunktes.- 5 Konzeption eines Reparatursystems für SMT-Bauelemente.- 5.1 Konzeption der Teilsysteme.- 5.1.1 Wärmeeinbringung zum Aufschmelzen der Lötverbindungen.- 5.1.2 Bestimmung des Abhebezeitpunktes.- 5.1.3 Lösen der Klebefixierung bei wellengelöteten Bauelementen.- 5.2 Einsatzbereiche für Ablötsysteme.- 5.3 Konzeption alternativer Strukturen für den Reparaturbereich.- 5.3.1 Einplatzsysteme.- 5.3.2 Mehrplatzsysteme für die automatische Reparatur.- 5.3.2.1 Liniensystem.- 5.3.2.2 Parallelsystem.- 5.3.3 Vergleich der Gesamtsystemprinzipien.- 6 Entwicklung eines Verfahrens zum Ablöten wellengelöteter Bauelemente.- 6.1 Aufschmelzen der Lötverbindungen.- 6.1.1 Theoretische und experimentelle Untersuchungen an der ruhenden Einzeldüse.- 6.1.2 Untersuchung der Zusammenhänge am bewegten Düsenpaar.- 6.2 Lösen der Klebefixierung und Abheben des Bauelementes.- 6.2.1 Kräfteverhältnisse in Abhängigkeit der Temperatur und Krafteinleitung in das Bauelement.- 6.2.2 Entwicklung eines Verfahrens zur Kopplung von Horizontal- und Vertikalkraft.- 6.2.3 Werkzeug zum Ablöten von wellengelöteten Bauelementen.- 7 Entwicklung von Verfahren zum Ablöten reflowgelöteter Bauelemente mittels Laser.- 7.1 Auswahl der Laserstrahlquelle und Basisparameter.- 7.2 Entwicklung eines Verfahrens zur Bestimmung des Prozeßfensters für die Strahlleistung.- 7.2.1 Benötigte Mindest-Strahlleistung.- 7.2.2 Maximal zulässige Energiedichte.- 7.3 Strahlpositionierung und zugehörige Prozeßgrößen.- 7.3.1 Ablöten mit zentral angeordneter Ablenkspiegeleinheit.- 7.3.2 Ablöten mit zwei raumschräg angeordneten Ablenkspiegeleinheiten.- 7.4 Experimentelle Untersuchungen.- 8 Kombination der Funktionsmodule zu einem flexiblen, robotergestützten Reparatursystem.- 8.1 Prinzipieller Aufbau.- 8.2 Teilsysteme.- 8.2.1 Leiterplattenaufspannvorrichtung.- 8.2.2 Ablöten.- 8.2.2.1 Werkzeug zum Ablöten wellengelöteter Bauelemente.- 8.2.2.2 Funktionsmodul zum Ablöten reflowgelöteter Bauelemente.- 8.2.3 Absaugen von Altlot.- 8.2.4 Auftragen von Lotpaste.- 8.2.5 Sauggreifer zum Be- und Entstücken von Bauelementen.- 8.2.6 Toleranzausgleich.- 8.2.7 Modul zur Messung der Lötstellentemperatur.- 8.3 Steuerungsablauf.- 8.4 Erprobung der Funktionsmodule in einem prototypischen Versuchssystem.- 8.4.1 Festlegung des Produktspektrums und der Montageabläufe.- 8.4.2 Versuchsergebnisse.- 8.4.2.1 Taktzeitanalyse.- 8.4.2.2 Störungshäufigkeiten und -ursachen.- 8.4.2.3 Folgerungen aus den Versuchen.- 9 Zusammenfassung und Ausblick.- 10 Literaturverzeichnis.