Bauteilbearbeitung. Bearbeitung elektronischer Bauteile und Baugruppen sowie Konfektionierung durch hochpräzise Prozesse und Methoden

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2 Bauteilbearbeitung Bearbeitung elektronischer Bauteile und Baugruppen sowie Konfektionierung durch hochpräzise Prozesse und Methoden HTV bietet eine Vielzahl an Dienstleistungen rund um die Bearbeitung elektronischer Komponenten, z. B.: Konfektionierung elektronischer Bauteile (Tray-, Gurt-, Stangenware) 3D-Leadinspection, u. a. zur präzisen Überprüfung der Bauteilanschlüsse Reinigung und Aufarbeitung elektronischer Bauteile, z. B. revivec, NovaTin Mechanische Bearbeitung von Ware - Kürzen und/oder Richten von Bauteilanschlüssen - Nutzentrennen von Leiterplatten Kennzeichnung elektronischer Bauteile, z. B. nach Bauteilprogrammierung oder -test Entfernung der Originalbeschriftung von Bauteilen als Schutz vor dem Kopieren Rework von Leiterplatten zur Reparatur und Änderung von elektronischen Baugruppen Die Notwendigkeit der Bearbeitung von elektronischen Bauteilen und Baugruppen kann verschiedenste Ursachen haben. So ist z. B. im Rahmen des Weiterverarbeitungsprozesses elektronischer Bauteile eine produktionsgerechte Konfektionierung bzw. Verpackung unerlässlich. Aber auch die Ermittlung und Überprüfung des aktuellen Warenzustandes ist in manchen Fällen unabdingbar. Mittels diverser spezifischer Verfahren kann gegebenenfalls die Qualität und somit die Verarbeitbarkeit wiederhergestellt werden. Bei der Kennzeichnung von Bauteilen können kundenspezifische Beschriftungen mittels verschiedener Lasertechnologien aufgebracht oder alternativ vorhandene Originalbeschriftungen, als Schutz vor dem unerlaubten Kopieren kompletter Baugruppen, entfernt werden. Hochmoderne HTV-Reworksysteme ermöglichen es, Bauteile vollautomatisch von der Baugruppe zu entfernen bzw. auf die Leiterplatte aufzubringen. Reparaturen und Änderungen an Baugruppen sind so binnen kürzester Zeit unter höchsten Qualitätsstandards umsetzbar. WD V.3

3 Komponenten-Conditioning Reinigung und Aufarbeitung elektronischer Bauteile zur Wiederherstellung der Lötbarkeit 1/2 Mögliche Verfahren: HTV-revivec Entfernung anorganischer und organischer Verunreinigungen Reinigung und Aufarbeitung von oxidierten oder korrodierten Oberflächen HTV-NovaTIN Entfernung durchdiffundierter Oberflächen inkl. selektiver Entfernung intermetallischer Phasen mit anschließender galvanischer Neuverzinnung Neuverzinnung (Refurbishing) von bereits ausgelöteten Bauteilen Umlegierung von verbleit auf bleifrei (RoHS-Richtlinie) HTV-revivec : Beseitigung von Oxidation und Verunreinigungen Mithilfe des HTV-revivec -Reinigungs- und Aufarbeitungsverfahrens kann die Lötbarkeit von z. B. oxidierten Bauteilanschlüssen durch vollständige Entfernung organischer und anorganischer Effekte in Form von Oxidschichten, korrosiven Flächen sowie weiteren diversen Verunreinigungen wiederhergestellt werden. In Abhängigkeit von der Materialzusammensetzung sowie von Grad und Typ der Verunreinigung wird der Aufarbeitungsprozess spezifisch angepasst. Auch die Reinigung anderer Komponenten wie Leiterplatten, Lead-Frames oder mechanischen Bauteilen ist durch spezielle Abstimmung des Verfahrens auf die jeweiligen Anforderungen umsetzbar. Das revivec -Verfahren eignet sich speziell für Komponenten mit dicker Zinnschicht, die Oberflächenoxidation aufweisen. Hat jedoch bereits eine starke Diffusion des Kupfers aus dem Inneren des Bauteilpins in das Zinn der Pinoberfläche (intermetallische Phase) stattgefunden, ist die Anwendung des HTV-Neuverzinnungsverfahren NovaTIN notwendig. Reinigung von Bauteiloberflächen mit HTV-revivec Pin mit Verunreinigung Pin nach Behandlung mit HTV-revivec HTV Conservation GmbH info@htv-conservation.com Internet: WD V2

4 Komponenten-Conditioning 2/2 Durchdiffundierter Bauteilpin bei Anlieferung Pin nach Entfernung der alten Zinnschicht inklusive der intermetallischen Phase Mit HTV-NovaTIN neuverzinnter Bauteilpin HTV-NovaTIN : Neuverzinnung elektronischer Komponenten Das spezialisierte Verfahren HTV-NovaTIN basiert auf einer kompletten und punktgenauen Entfernung der gesamten Zinnschicht mit anschließendem Neuaufbau einer stabilen, lötfähigen und bleifreien Reinzinnschicht. Im Gegensatz zur herkömmlichen Neuverzinnung wird zusätzlich die intermetallische Phase zwischen Grundmaterial und Zinnschicht entfernt und anschließend eine neue bleifreie Reinzinnschicht galvanisch aufgebracht. Dadurch wird eine hohe mechanische Stabilität der Oberflächenbeschichtung erreicht. Insbesondere bei älteren Bauteilen, bei denen schon eine starke Diffusion stattgefunden hat, ist die Herstellung zuverlässiger Lötverbindungen erschwert oder sogar verhindert. Hierbei kommt dem einzigartigen Verfahren große Bedeutung zu. Auch bereits ausgelötete Bauteile können mithilfe der durch NovaTIN neu aufgebauten Reinzinnschicht problemlos wiederverwendet werden (Refurbishing). Um den Anforderungen der RoHS-Richtlinie zu genügen, ist oftmals eine Umlegierung von verbleit auf bleifrei notwendig. Auch hier schafft das HTV-NovaTIN - Verfahren Abhilfe: Die alte verbleite Zinnoberfläche des Bauteilpins wird komplett entfernt und anschließend durch eine RoHS-konforme Reinzinnschicht ersetzt. HTV-NovaTIN eignet sich insbesondere für Komponenten bei denen bereits eine Diffusion des Kupfers aus dem Inneren des Bauteilpins in das Zinn der Pinoberfläche (intermetallische Phase) stattgefunden hat. 10 µm 10 µm Intermetallische Phase 3,28 µm Zinn 4,89 µm Schliffbild der Pin-Auflagefläche eines ausgelöteten Bauteils Neuzinnschicht 9,46 µm Schliffbild der Pin-Auflagefläche nach Neuverzinnung mit HTV-NovaTin : sehr feinkörnige, gleichmäßige Neuzinnschicht nahezu ohne intermetallische Phase HTV Conservation GmbH info@htv-conservation.com Internet: WD V2

5 Bauteiltrocknung Trocknung elektronischer Komponenten zur Vermeidung von Bauteilbeschädigungen im Lötprozess Angewandte Normen: - J-STD-033 Standardisierte Bauteiltrocknung gemäß J-STD-033 HTV-PLUS-Vakuumtrocknung - Schonendes Verfahren nach HTV-Standard verhindert Diffusion (Alterungsprozesse) beim Trocknungsvorgang Ein zu hoher Feuchtigkeitsgehalt in elektronischen Komponenten kann als wesentlicher Faktor für Schäden im Fertigungsprozess angesehen werden (z. B. Popcorn- Effekt ). Die Standard-Trocknung nach J-STD-033 Mithilfe der standardisierten Bauteiltrocknung gemäß J-STD-033 kann die Feuchtigkeit im Bauteil reduziert und damit eine Verarbeitung des Bauteils ohne Beschädigung beim Lötvorgang sichergestellt werden. Hierbei werden Trocknungstemperaturen von 125 C, 90 C und 40 C empfohlen. Je geringer die Trocknungstemperatur desto höher die geforderte Trocknungszeit (bis zu 79 Tage). Hierin liegt die Problematik der Standard-Trocknung nach J-STD-033. Wirtschaftlich betrachtet empfiehlt sich nur die Trocknungstemperatur von 125 C, da hier die Trocknungszeit zwischen 5 und 48 Stunden liegt. Mit steigenden Trocknungstemperaturen nehmen jedoch auch die Alterungsprozesse zu (z. B. Intermetallisches Phasenwachstum, Oxidationsprozess an den Pin-Anschlussstellen), was sich sehr negativ auf die prozesssichere Verlötung auswirkt. Innerhalb einer Trocknung von 48 h bei 125 C wird so ein Intermetallisches Phasenwachstum (Diffusion von Kupfer aus dem Inneren des Bauteilpins in Kupfer Nach J-STD-033 Standardtrocknung: 125º C, Normaldruck, 48 h Kupfer Diffusionsprozesse bei Bauteiltrocknung Intermetallische Phase 1,5 µm Vor Bauteiltrocknung Rein Zinn Rein Zinn Nach HTV-PLUS-Vakuumtrocknung: 40º C, Vakuum, bis 48 h Kupfer Rein Zinn Kein intermetallisches Phasenwachstum bei der HTV-PLUS-Vakuumtrocknung das Zinn der Pinoberfläche und die Ausbildung einer intermetallischen-phasen-legierung) von 1,5 µm ausgebildet, was für den weiteren Bearbeitungsprozess durchaus gefährlich sein kann, da eine intermetallische Phase von mehr als 2µm eine prozesssichere Verlötung verhindert. Ist bereits eine Intermetallische Phase von mehr als 1µm (das entspricht einem Intermetallischen Phasenwachstum bei Raumtemperatur in 2,5 Jahren) vorhanden oder wird die Trocknung wiederholt, ist der Wert von 2µm schnell überschritten. Die HTV-PLUS-Vakuumtrocknung als wirtschaftliche und schonende Alternative Durch die HTV-PLUS-Vakuumtrocknung kann bei niedrigen Temperaturen die Entstehung bzw. das Fortschreiten der Diffusionsprozesse, also auch das Wachsen der intermetallischen Phase, verhindert und damit ein Voranschreiten der Alterung vermieden werden. Zudem ermöglicht die HTV-PLUS- Vakuumtrocknung die Trocknung der IC-Bauteile auch im Gurt bzw. Stange. Zeitaufwand und Kosten für Ent- und Neugurtung entfallen. WD V2

6 Kennzeichnungsverfahren Markierungsvarianten für elektronische Bauteile Beschriftung mittels Laser - CO 2 -Laser - Festkörperlaser (auch für Metalloberflächen) - Zeitstempel und Maschinenzuordnung möglich Kennzeichnung mittels Etikett (reflowbeständig) Markierung mittels Farbpunkt Entfernen der Originalbeschriftung - Schutz vor Nachbau/Kopieren Negativbeschriftung/Inversbeschriftung Direkt im Anschluss an die Programmierung oder anderweitige Bearbeitung erhalten Bauteile eine Beschriftung bzw. Markierung. Eine aufgebrachte Werksnummer beispielsweise ermöglicht es, den programmierten Softwarestand von außen sichtbar zu machen. Zeitstempel oder auch Nummer der verwendeten Prüfmittel liefern wertvolle Tracking-Daten für eine 100%ige Rückverfolgbarkeit beim Kunden. Dank der verschiedenen bei HTV unterstützen Lasertechnologien können nahezu beliebige Oberflächen, insbesondere auch Metalloberflächen, exakt und hochauflösend, u. a. auch mit DataMatrix-Code, beschriftet werden. In manchen Fällen ist zum Schutz des Firmen Knowhows die Unkenntlichmachung der Original-Herstellerbeschriftung erforderlich. Mithilfe eines speziell bei HTV entwickelten Verfahrens kann in einem Arbeitsgang die vorhandene Beschriftung entfernt und gleichzeitig eine neue kundenspezifische Beschriftung auf den Baustein aufgebracht werden. WD V2

7 3D-Leadinspection Vollautomatische 3D-Leadinspection zur Kontrolle der Bauteilanschlüsse elektronischer Komponenten Hochpräzise Vermessung sämtlicher mechanischer Bauteilparameter gemäß Datenblatt, wie z. B. Koplanarität, Stand-off oder Pitchzeichnungen Mark-Inspection zur automatischen Kontrolle der Bauteilbeschriftung Prüfung der Bauteilorientierung in Gurt und Tray mittels Pin1-Inspection Überprüfung sämtlicher Gehäusetypen (inkl. BGA und QFN) Whiskerdetektion auch für Serienstückzahlen (ab 25 µm Whiskerlänge) Um im Rahmen der steigenden Anforderungen (0-ppm- Ziel) an die Prozesssicherheit die problemlose Weiterverarbeitung (z. B. beim Löten) sicherzustellen, ist es unabdingbar, dass Bauteile ihre mechanischen Abmessungen gemäß Datenblatt einhalten und alle Bauteilanschlüsse unbeschädigt sind. Im Gegensatz zu den meisten Inspektionssystemen, bei denen die Vermessung nur zweidimensional erfolgt, arbeiten die hochpräzisen HTV-Anlagen mit einem vollautomatischen dreidimensionalen Verfahren, das alle Arten der Pinverformung erkennt und damit die Koplanarität und exakte Positionierung sicherstellt. So kann im weiteren Fertigungsprozess eine hohe Bestückungsund Lötstellenqualität erreicht werden. Zusätzlich wird über automatische Bilderkennungssysteme (AOI) die Bauteillage (Pin1) und Bauteilbeschriftung überprüft. Fehlerhafte Bausteine werden hierbei vollautomatisch aussortiert. Im Anschluss können die verbogenen Bauteilanschlüsse bei Bedarf durch spezielle Methoden schonend korrigiert bzw. gerichtet werden. Eine darauffolgende erneute Vermessung stellt die Fehlerfreiheit der bearbeiteten Bauteile sicher. Auch die Detektion von Whiskern, die zu Kurzschlüssen zwischen Bauteilanschlüssen führen und dadurch Bauteile schädigen Infobox: oder Fehlfunktionen auslösen Whisker: Feinste Zinnnadeln oder -kristalle, können, ist mithilfe spezieller durch Materialspannungen und be- die sich bei Reinzinnoberflächen optischer Verfahresondere Umgebungsbedingungen äußerst schnell ausbilden können möglich. WD V2

8 Gurtung Für jeden Gehäusetyp die passende Verpackung Angewandte Normen, z. B.: - DIN IEC Vollautomatische Gurtung (Tape & Reel Service) mit 3D-Bauteilkontrolle Gurtung gemäß gültiger Normen (SMD-, Axial-, Radial-Gurtung) Gurtung nicht genormter Gehäuseformen Spezielle Gurtentwicklung nach Kundenwunsch, z. B. für die automatische Bestückung auch mechanischer Teile oder Leiterplatten Drehung der Bauteile im Gurt Umverpackung in andere Verpackungsarten (Tray-, Gurt-, Stangenware) Sonstige Gurtungsdienstleistungen: - Ausbesserung/Erneuerung des Abdeckbandes/Gurtes - Auffüllen von Leertaschen - Ergänzung von Vor- und Nachspann beim Blistergurt Um wertvollen Feederplatz zu sparen, verwenden viele SMD-Bestückungslinien heutzutage ausschließlich gegurtete Ware. Bei HTV erfolgt dementsprechend unmittelbar im Anschluss an Test, Programmierung, Markierung und 3D- Leadinspection in der Regel die Verpackung der elektronischen Bauteile in einen Blistergurt mittels voll- oder halbautomatischer Tape & Reel Systeme. Bedingt durch die enorme Vielfalt unterschiedlicher Gehäusetypen stellt das sehr gut sortierte Rohgurtlager mit fast 1000 verschiedenen Gurten bei HTV die schnelle Verfügbarkeit des jeweils passenden Gurtes sicher. Zudem können spezielle Gurte für jegliche kundenspezifische Anforderungen rund um die Verpackung von Bauteilen entwickelt werden. WD V2

9 Rework Reparatur und Änderung von elektronischen Baugruppen Angewandte Normen: - IPC-7711/21 - IPC/JEDEC J-STD-020 Auslöten einzelner (evtl. defekter) Bauteile einer elektrischen Baugruppe Nachträgliche Bestückung einer Baugruppe mit Komponenten Reflow-Simulation zur Qualifizierung der Bauteile für den Lötvorgang (Reflow-Prozess) Auslöten wertvoller obsoleter Bauteile von vorhandenen Restbaugruppen Rework bezeichnet den Reparatur- / Änderungsprozess von elektronischen Baugruppen, bei dem Bauteile entfernt und/oder aufgelötet werden. Die Gründe für ein benötigtes Rework sind dabei sehr vielfältig. So kann beispielsweise ein Designfehler in der Elektronikentwicklung, eine Fehlbestückung oder ein fehlerhaftes Bauteil zum Ausfall der Baugruppe führen und damit den Austausch einzelner oder mehrerer Bauelemente notwendig machen. Im Rahmen von Forschungsprojekten oder in der Entwicklungsphase ist es z. B. möglich, Bauteile mittels Rework zu entfernen, auszutauschen oder zusätzlich zu bestücken. Befinden sich wertvolle obsolete Komponenten, die seitens des Herstellers bereits abgekündigt wurden und auf dem freien Markt nicht mehr beschaffbar sind, auf vorhandenen Restbaugruppen, können diese ausgelötet werden. Baugruppe in der HTV-Reworkanlage Nach anschließender Reinigung und sorgfältiger Überprüfung, beispielsweise mittels 3D-Leadinspection, sind die Bauteile wiederverwendbar und können auf beliebige Baugruppen aufgelötet werden. Die hochmodernen HTV-Reworksysteme ermöglichen es, Bauteile vollautomatisch mit einem standardisierten Reflow-Lötprofil von der Baugruppe zu entfernen bzw. neue Bauteile auf die Leiterplatte aufzulöten (Bestückung kleinerer und mittlerer Serien). Entfernung eines Bauteils von der Baugruppe durch vollautomatischen Auslötprozess Ergänzende Überprüfung ausgelöteter Bauteile mittels 3D-Leadinspection Für eine zuverlässige Prozessstabilität und lückenlose Rückverfolgbarkeit werden sämtliche Schritte, Einstellungen sowie Temperaturen umfassend protokolliert und dokumentiert. Reparaturen und Änderungen an Baugruppen sind so binnen kürzester Zeit unter höchsten Qualitätsstandards umsetzbar. WD V2