Technologieforum
Hochautomatisierte Baugruppenreparatur für eine nachhaltige Elektronikproduktion
Eine nachhaltige Elektronikproduktion bringt möglichst alle Baugruppen aus dem Fertigungsprozess funktionsfähig in Anwendung. Bei minimaler Ausfallquote. Dabei steigen die Anforderungen ans Produktionsequipment aufgrund sich ständig wandelnder Parameter. Elektronische Produkte sollen langlebig und im Fehlerfall reparierbar sein. Nacharbeit und Reparatur sind längst etabliert – viele Elektronikhersteller wollen jedoch noch mehr Automatisierung.
Es gibt viele Ursachen für die Nacharbeit an elektronischen Baugruppen. Folgende Gründe führen häufig zum Rework:
- Defekt am Bauteil
- falsches Bauteil bestückt
- Bauteil falsch orientiert bestückt
- Bauteil schlecht gelötet (Brücken, offene Lötstellen, …)
- Bauteil falsch programmiert
- Bauteil wird wiederverwertet (Recycling)
- Änderung an Baugruppe (Redesign)
- Aufbau Baugruppe als Muster bzw. Bauteil(e) werden nachbestückt (Prototyping)
- Tests an Baugruppe, z.B. Kreuztausch (Testing)
- Sicherung von Bauteildaten aus defekter Baugruppe (Forensik)
- Einsetzen leistungsfähigerer Bauteile in Schaltung (Upgrading)
Meist wollen Hersteller oder Anwender den Ausschuss an Platinen minimieren, um Kosten zu sparen. Aber auch Aspekte wie Nachhaltigkeit werden wichtiger, denn Vermeiden von Elektroschrott spart Geld und schont Ressourcen. Zunehmend wird erkannt, dass qualifizierte Nacharbeit technisch und wirtschaftlich sinnvoll ist, um wieder funktionsfähige, zuverlässige Baugruppen zu erhalten. Dazu braucht es Prozess-Know-how und passende Ausrüstung. Der Trend geht zu weiterer Automatisierung, da qualifiziertes Elektronikfertigungs-Personal immer schwerer zu finden ist.
Automatisierter Reparatur-Ablauf
Lange war Baugruppenreparatur eine Angelegenheit für Experten. Umfangreiche Messungen waren durchzuführen, bevor an eine Reparatur zu denken war. Früh hat Ersa daher für Aus- und Einlötprozesse die Temperaturregelung unmittelbar am Bauteil eingeführt. So entsteht nach Vorgabe eines Sollprofils von Anfang an ein sicherer Wärmeprozess – die Temperatur wird dem Profil nachgeführt, das Zielbauteil automatisch entnommen. Gleichzeitig platzieren die automatischen Ersa Rework-Systeme neue Bauteile präzise auf der Baugruppe: Bauteilanschlüsse und Landeflächen werden mit Kameras aufgenommen, die Zielposition berechnet, das neue Bauteil exakt vom Achssystem positioniert. Eine vorgelagerte, automatisierte Benetzung der Bauteile mit Flussmittel oder Lotpaste ist inzwischen Standard. Der Anlagenbediener stellt lediglich Baugruppe und neues Zielbauteil bereit und wählt den zugeordneten Datensatz, um den autonomen Prozess zu starten.
Erweiterungsfähige Rework-Plattform
Kommunikationselektronik und IT-Infrastruktur setzen auf immer leistungsfähigere Platinen mit hochwertigen Bauteilen – dort macht sich eine Reparatur schnell bezahlt. Dafür ist die modulare Rework-Plattform HR 600 XL geradezu prädestiniert. Die Bearbeitung großer Baugruppen ist mit der erweiterbaren Untenheizung und passender Leiterplatten-Aufnahme auf Board-Größen bis 650 x 1.250 mm ausgelegt. Mittels Matrixheizung wird die Heizfläche den Abmessungen der Baugruppe angepasst und die Leistungsverteilung der Vorheizung auf die Anwendung dimensioniert. Durch wechselbare Heizköpfe lässt sich das System anpassen – je nach Bauteilgröße und Energiebedarf. Mit dem größten Heizkopf mit 150 x 120 mm Wirkfläche und 2.800 W Gesamtleistung können sehr große Bauteile aus- und eingelötet und ein schonender Upgrading-Prozess durchgeführt werden.
Funktionen für Restlot und Messung
Für die Plattform HR 600 XL sind zusätzliche Funktionen für automatisierte Abläufe verfügbar, die auch an bestehenden Systemen nachrüstbar sind. Nach dem Entlöten eines Bauteils ist meist verbliebenes Restlot zu entfernen. Mit dem „Auto Scavenger“-Modul gibt es dafür nun eine vollintegrierte Funktionseinheit – unmittelbar nach Entfernen des Bauteils wird die Absaugdüse des Auto Scavenger über der Platine abgesenkt und das Restlot automatisch kontaktlos abgesaugt.
Neues auch bei der Temperatur-Erfassung: Zusätzlich zu den bewährten Temperatursensoren (K-Typ-Thermoelemente) gibt es jetzt einen berührungslosen Sensor (Virtual Thermocouple, kurz Virtual-TC), um Lötprozesse exakt zu regeln. Üblicherweise messen optische Sensoren unterschiedliche Temperaturen – je nach Oberflächen-Beschaffenheit. Ersa lernt den Virtual-TC initial auf die Temperatur eines Referenz-Thermoelements ein. Alle nachfolgenden Lötvorgänge an der gleichen Baugruppe werden sicher unter Verwendung des berührungslosen Sensors gefahren. Enormer Vorteil für Kunden, die viele gleiche Baugruppen bearbeiten – das wiederholte Anlegen eines Thermoelements entfällt. Über die systemübergreifende Software-Plattform HRSoft 2 werden alle Ersa Rework-Geräte gesteuert und bedient. Darin sind sämtliche Prozessparameter zentral gespeichert und MES-Schnittstellen definiert. Der Weg zur weiteren Automatisierung von Rework-Prozessen ist klar vorgezeichnet!
