Ersa Scavenger: Berührungslose Restlotentfernung
Noch mehr Prozesssicherheit in der Baugruppenreparatur
In der schnelllebigen Elektronikfertigung sind Reparatur, Ausbesserung oder Nacharbeit elektronischer Baugruppen zum Austausch fehlerhafter Komponenten auf Leiterplatten (PCBs) inzwischen alltägliche Praxis. Im Folgenden geht es um die Restlotentfernung – also die fachgerechte Vorbereitung der Baugruppe vor Installation eines neuen Bauteils. Denn Beschädigungen der Leiterplatte lassen sich vermeiden, wenn das Lot kontaktlos entfernt wird. Die Prozesssicherheit in der Baugruppenreparatur von BGA & Co. steigt dadurch deutlich.
Ausgangssituation – Bauteil-Tausch
Während ein Bauteil von einer Platine entlötet wird, trennt sich das vorhandene Lot einer Lötstelle ungleichmäßig auf. Es bleibt – je nach Temperatur und Beschaffenheit des Bauteilanschlusses – teilweise am Bauteil haften; ein variabler Teil des Lotes verbleibt auf dem Anschlusspad der Platine. Für das neu zu installierende Bauteil wird eine bestimmte Lotmenge benötigt, damit die reparierte Baugruppe in Funktion und Zuverlässigkeit den Serienprodukten entspricht. Besonders bei Fine-Pitch-Bauteilen und Bottom Terminated Components (BTCs) ist beim Bauteil-Austausch auf die richtige Lotmenge zu achten. Sowohl zu magere Lötstellen als auch solche mit zu viel Lot bergen das Risiko von Folgefehlern.
Bisher wurde das Restlot oft manuell entfernt, um als Ausgangsbasis gleichmäßig vorverzinnte Lötanschlüsse zu erhalten – zeitaufwändig und nicht immer fehlerfrei. Nicht selten kam es zu Kratzern im Lötstopplack oder abgerissenen Lotpads. Heute wird meist eine automatisierte, berührungslose Lotentfernung favorisiert.
Mögliche Nachteile der kontaktierenden Reinigung:
- zuverlässig nur durch im Umgang mit dem Lötkolben geschultes Fachpersonal
- geeignete Lötspitzen für optimale Wärmeübertragung und Aufnahme von Lot
- korrekte Temperatureinstellung an der Lötstation
- ungleichmäßige Reinigung, da manuell und kein kontinuierlicher Prozess
- Beschädigung von Pads oder Leiterbahnen, besondere Vorsicht bei Entlötlitzen (Festlöten/Abreißen)
Vorteile der berührungslosen Reinigung:
- Lot wird abgesaugt, ohne Platine zu berühren
- schonender thermischer Prozess mit Schutzgas (N2)
- gleichmäßige Reinigung und dabei schneller
- automatisierbarer Prozess – weitgehend unabhängig vom Operator
- Schädliche Flussmitteldämpfe werden teilweise mit abgesaugt (Lötrauchabsaugung zusätzlich empfohlen)
- verschiedene Düsen je nach Anwendung
Lot berührungslos entfernen
Die Vorteile der berührungslosen Restlotentfernung sind, dass die Oberflächen der Baugruppe nicht verkratzt werden, also nicht mechanisch belastet werden. Zudem kann der Prozess der Lotabsaugung zügig und automatisiert erfolgen. Dadurch fällt auch die thermische Belastung moderat aus – bei gleichmäßigem Reinigungsergebnis.
Bei den gängigen Systemen lässt sich die Arbeitshöhe der Absaugdüse über der Platine fest einstellen – oder eine Abstandsregelung sorgt dafür, dass eine definierte Arbeitshöhe eingehalten wird. Je nach vorliegendem Bauteil und zu entfernendem Restlot wird eine passende Absaugdüse ausgewählt und die gewünschte Bahnfahrt bei automatischen Systemen vordefiniert – etwa linienförmige Bahnen bei QFPs oder mäanderförmig für Ball Grid Arrays (BGA). Bei größeren BGAs kann eine Schlitzdüse eingesetzt werden, die bei gleicher Bahngeschwindigkeit eine breitere Bahn reinigt als die Standarddüse und so den Prozess beschleunigt. Damit sinkt für ein Bauteil mit 44 mm Kantenlänge die Bearbeitungszeit von 6 min um 50%.
SCAVENGER Systeme: voll integrierte Module
Die SCAVENGER Systeme sind voll integrierte Module und lassen sich auch an Ersa Rework-Geräten nachrüsten. Sie arbeiten mit einer vom Rework-System unabhängigen Heißgas-Heizung. Vorgeheizter Stickstoff wird genutzt, um das Lot lokal umzuschmelzen. Für eine möglichst schonende Erwärmung hält die Untenheizung des Rework-Systems die Baugruppe auf einer einstellbaren Vorheiztemperatur. Schließlich werden mit der integrierten Vakuumdüse Lotreste und Flussmittel von den Lötstellen abgesaugt und in einem Auffangbehälter und Prozessgas-Filter abgeschieden.
Einstellwerte und Einflussparameter für automatisierte Restlotentfernung:
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Parameter | Typische Werte | ||
| Vorwärmung der Baugruppe | 150 – 180 °C | ||
| Gastemperatur | ca. 260 – 280 °C | ||
| Gasmenge (N2) | ca. 25 – 30 l/min | ||
| Geschwindigkeit | 1 – 2 mm/s | ||
| Abstand zur Platine | ca. 200 µm | ||
| Flussmittel | vorhanden / nicht vorhanden | ||
| Lotkondition | Legierung, Oxidationsgrad |
Vor der Neuinstallation
Bevor ein neues Bauteil platziert und eingelötet werden kann, wird das entnommene Lotvolumen aufgefüllt. Das neue Lotdepot sorgt für die gleichmäßige Ausprägung der Lötstellen und hilft bei der homogenen Wärmeübertragung. Das zugeführte Flussmittel entfernt die beim Auslöten und Reinigen entstandenen Oxidschichten. Das neue Bauteil kann mit Lotpaste bedruckt bzw. in Lotpaste oder Flussmittelpaste (bei BGA) gedippt werden. Lotpaste lässt sich auch per Dispenser aufbringen oder mittels Schablone auf die Baugruppe drucken. Letzteres kann lange dauern oder aufgrund beengter Platzverhältnisse umständlich sein. Zudem zerfließt möglicherweise die Lotpaste, wenn die Baugruppe noch warm ist. Mit der Dip&Print Station von Ersa lassen sich die Bauteile effizient vorbereiten für eine erfolgreiche Neuinstallation.
Ersa bietet für seine Rework-Systeme Module zur berührungslosen Restlotentfernung an. Diese können auch an bestehenden Geräten nachgerüstet werden. Der SCAVENGER SC 550 eignet sich für HR 550 und HR 550 XL, der Auto SCAVENGER SC 600 für das HR 600 XL und weitere, geplante Systeme.