Workshop "Baugruppenreparatur" Einführung: Anlass und Hintergrund Themen Bewertung des Handlötprozesses Thomas Ahrens; Tel: 04821 17-4605 Fraunhofer ISIT, Fraunhoferstr. 1, 25524 Itzehoe www.isit.fraunhofer.de, www. Life-LEADFREE.de Thomas.Ahrens@isit.fraunhofer.de
Einführung: Anlass und Stadium Korrektur von Lötstellen (nach Reflow/Inspektion) Austausch von Bauteilen (nach Inspektion/Test) Reparatur defekter Baugruppen (nach Systemintegration/Feldausfall) Sinnbetrachtung: Wirtschaftlichkeit, Materialeinsatz, Komplexität, Erfolgsaussicht
Themen (Anregungen, Beispiele) Löttemperatur & Lot SnPb, SAC, SC Lötwärmebedarf, Lötwärmebeständigkeit Lötgeräte: Lötkolben, Heißgasgriffel, Unterheizung, Rework-Stationen, Heißgas vs. Infrarot Lötwerkzeuge: Lötspitzen, Lötdüsen, Werkzeugpflege Lötgut: Vorbehandlung, Reinigung, Lagerung Lötausbildung, Arbeitsplatz, ESD,
Ermittlung des Prozessfensters Löttemperaturen 300 C, 325 C, 350 C C und 375 C. Lötzeiten werden aus Videoaufnahmen ermittelt. Untergrenze des LötprozessfenstersL tprozessfensters: Zeitdauer bis zur vollständigen Pad- Benetzung (100% mit Lot benetzt) Obergrenze des Lötprozessfensters: L Zeitdauer bis zur Fleckenbildung ( Measling( Measling,, d. h., bis sich eine weiße e Verfärbung rbung auf der Leiterplatte zeigt).
Übersicht über manuelle LötspitzenL Quelle: ERSA Löttechnik GmbH
Bleifrei Handlöten Empfehlungen eines Bauelementeherstellers Früher hieß es: Kinder betet, Vater lötet mdl. Überlieferung: Dr. H. Bell, rehm Anlagenbau (Ursprung Zille?) Heute heißt es: Löten auf eigene Gefahr! Grafik: Murata Cat.No.C02E-9 Chip Monolithic Ceramic Capacitors
Flussmittelauftrag durch Sprühen, mit Pinsel oder Flussmittelstift Auch beim Auslötvorgang Flussmittel verwenden Verwenden Sie einen Flussmittelstift zum selektiven Auftragen von Flussmitteln. Flussmittelstift mit Selektivlötflussmittel abgestimmt auf die für Ihren Prozess qualifizierten Flussmittel
Löten von Litzendrähten: Ablegierverhalten nach 3x5s LötzeitL SnPbAg SnAgCu0,5 SnAgCu1,3 Litzendrähte verdrillt 250 C 280 C
Beispiel für f r LötspitzenL tspitzen-korrosion Quelle: ZAVT
Bewertung des Handlötprozesses Scoring Modell Übung Ergebnisdiskussion
Quantifizierung der vorhandenen Lötfertigkeiten: Das Scoring Modell Das Scoring-Modell ist ein Punktwertverfahren, das eine systematische Auswahl von Alternativen(Objekten) ermöglicht Objekte haben Merkmale, die je nach ihrer Bedeutung unterschiedlich gewichtet werden. Jedem Merkmal pro Objekt wird je nach Erfüllungsgrad ein Nutzwert zugeordnet Die Summe der gewichteten Nutzwerte aller Merkmale pro Objekt ergibt den Summenwert des Objektes. Das Objekt mit dem höchsten Summenwert ist der Favorit
Scoring ist eine Gruppenaufgabe; Ermittlung und Gewichtung der Merkmale wird durch eine heterogene Gruppe objektiviert Der Prozess kann in sechs Stufen unterteilt werden: Definition der Bewertungsgruppe z. B. Lötergebnis Auswahl der Bewertungskriterien (Merkmale) Gewichtung der Bewertungskriterien (Merkmalsgewichtung) alle gemeinsam; intuitiv (ausdiskutieren), korrelativ (objektiviert) Durchführung der Bewertung - jeder für sich allein Auswertung (Mittelwertbildung der Summenwerte) Sensitivitätsanalyse
Anwendung des Scoring Modells Der Nachteil des Scoring Modells liegt in der Subjektivität der Auswahl und in der Gewichtung der Merkmale. Der Vorteil ist die Einfachheit des Modells, der fachliche Austausch zwischen den Scoring Teilnehmern und die verursachte Diskussion zwischen den Mitgliedern verschiedener Hierarchiestufen.
visuelle Kriterien* (qualitativ/quantitativ) zur Bewertung durch das Fertigungspersonal *z. B. IPC-A-610 Abnahmekriterien für elektronische Baugruppen
weitere Kriterien* (qualitativ/quantitativ) Arbeitsablauf? Verfügbare Werkzeuge? Auswahl von Lot und Flussmittel? Anforderungen an die Baugruppen? Kundenforderungen?
Abwischen und Spülen einer Sn-Pb Pb- kontaminierten Lötspitze L mit bleifreiem Lot Bleianteil mittels ICP-AES gemessen bleifreies Lot: 0,079% Pb Lot von der Spitze: 0,10% Pb nach dem 3. Spülvorgang Wipe = Abwischen der Lötspitze L auf feuchtem Schwamm Rinse = Lötspitze L mit Lot aufladen und dann abschütteln Quelle: SMT Magazine Ray Cirimele BEST Inc September 2005
Scoring Modell, 2 Beispiele für f quantifizierbare Merkmale Merkmal i Nutzwert 0 1 2 Gewichtung g i [%] Lötzeit [s] t > 3 3 > t > 2 2 > t > 1 17 Abweichung in der Lötzeit s > 0,8 0,8 > s > 0,4 0,4 > s 9
Messbeispiel: Untergrenze des LötprozessfenstersL 5 4 Zeit in [s] 2 1 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 Sn-Ag-Cu Sn-Cu-Ni Sn-Cu Sn-Pb 0,0 300 325 350 375 300 375 Lötspitzentemperatur in [ C]