In der Baugruppenfertigung oder Reparatur von elektronischen Produkten gehen immer mehr Unternehmen dazu über, ihre wertvollen Platinen und Systeme zu reparieren statt zu entsorgen – und vermeiden auf diesem Weg unnötigen Elektroschrott. Das Rework-System HR 550 hilft dabei!

Anwenderbericht | Erschienen in: EPP 08/2017
Autor: Jörg Nolte

Repair is back! – Unter diesem Slogan kann man die aktuelle Entwicklung nicht nur bei der Reparatur von Baugruppen zusammenfassen. In weiten Bereichen der Gesellschaft Europas gewinnt die Erkenntnis an Bedeutung, dass die endlichen Ressourcen dieser einen, einzigartigen Erde intelligenter genutzt werden müssen. Der Generaldirektor für Umwelt der EU-Kommission, Daniel Calleja Crespo, fasste es in seinem Schlusswort der diesjährigen Cicular Economy Stakeholder Conference sinngemäß so zusammen: Zwar haben wir inzwischen weitere erdähnliche Planeten entdeckt, bis es aber so weit ist (… dass wir sie nutzen können …), müssen wir mit einer Erde auskommen!

Passend zu dieser Aussage fordert der Europäische Wirtschafts- und Sozialausschuss (EWSA) und mit ihm die Europäische Kommission in diversen Stellungnahmen die Vermeidung und Reduzierung von Elektroschrott. Die Nutzungsdauer von Produkten soll verlängert werden. So rät der EWSA den Herstellern in seiner Stellungnahme „Produktlebensdauer und Verbraucherinformation“ die Reparaturfähigkeit ihrer Produkte zu vereinfachen.

Die Zeichen stehen auf „pro Repair“

Die Nutzungsdauer von Produkten soll verlängert werden. So rät der EWSA den Herstellern in seiner Stellungnahme „Produktlebensdauer und Verbraucherinformation“ die Reparaturfähigkeit ihrer Produkte zu vereinfachen.

Die Novellierung von Richtlinien (RoHS und WEEE) haben zum Ziel, Schadstoffe in den Produkten weiter zu senken, Materialien zurückzugewinnen. Siebegleiten uns auf dem Weg von der Wegwerf- hin zu einer Kreislaufwirtschaft. Die EU-Kommission fördert sogar neue Geschäftsmodelle im Zusammenhang mit Prozessen der Kreislaufwirtschaft und setzt darauf, in diesem Umfeld weitere Arbeitsplätze zu schaffen.
Andere private Organisationen wie die Repair Cafes (www.repair- cafe.org) ergreifen die Initiative und bieten jedermann Unterstützung bei der Reparatur unterschiedlichster Produkte des alltäglichen Lebens. Einige Hersteller erkennen bereits den Trend und bieten langlebige und reparaturfreundliche Produkte an, wie zum Beispiel das Fairphone 2 (https://shop.fairphone.com).

Reparatur elektronischer Baugruppen

Im Bereich der Baugruppenfertigung oder Reparatur von elektronischen Produkten sind es vor allem wirtschaftliche Interessen, die Unternehmen dazu bewegen, ihre Platinen oder Systeme zu reparieren, anstelle sie zu entsorgen.
Während der Fertigung von elektronischen Baugruppen kommt es trotz stetiger Bemühungen immer wieder zu Ausschuss. Fehlerhafte Bauteile, unzureichender Lotpastendruck oder Fehler in der Bauteilbestückung lassen sich nie ganz vermeiden. Vielfach sind es Kleinigkeiten wie Brücken, eine offene Lötverbindung oder ein falscher Widerstand oder Kondensator, die eine Baugruppe nicht funktionieren lassen. Um den Wert der produzierten Baugruppen zu erhalten, lohnt es professionelle und qualifizierte Reparaturprozesse zu nutzen.

In diesem Umfeld bietet Ersa seinen Kunden weltweit ein ausgewogenes Portfolio an Produkten und Dienstleistungen rund ums Reparatur-Löten. Die Palette reicht von der preiswerten Einsteiger Lötstation i-CON PICO für ambitionierte Reparatur-Löter über die professionelle Mehrkanal- Löt- und Entlötstation i-CON VARIO 4 mit vier unterschiedlichen Lötwerkzeugen bis hin zu teil- und vollautomatischen Rework Systemen. Ergänzend bietet der Lötspezialist aus Wertheim Lötschulungen (www.avle.de) und Seminare an, um die Anwender zum erfolgreichen Lötergebnis zu führen.

BGA Reparatur in wenigen Minuten

Integrierte Bauteile lassen sich nur bedingt mit den klassischen Handlötwerkzeugen aus- und einlöten. Bei SMDs mit verdeckten Bauteilanschlüssen (BTC) ist der Einsatz eines Rework Systems zwingend erforderlich, um z.B. den defekten Mikrocontroller sicher von der Platine zu entfernen und ein neues Exemplar einzulöten.
Im einfachsten Fall und bis zu einer Bauteilgröße von ca. 30 x 30 mm kann diese Reparatur mit dem Ersa Hybrid Rework System HR 200 erfolgen. Mittels IR-Untenheizung wird die Baugruppe vorgewärmt. Ein 400 W Hybrid Obenstrahler liefert gezielt die voreingestellte Lötenergie von oben. Je nach Platine und Voreinstellung dauert ein solcher Lötvorgang zwischen einer und drei Minuten.

Herausforderung: Thermisch unausgewogene Lötprofile, Bauteileigenschaften oder Aspekte der Platine oder Hilfsstoffe erzeugen Fehler bei der Verarbeitung von BGAs. Lötfehler an BGAs können nur mithilfe von Röntgensystemen oder optischer Inspektion mit dem Ersascope aufgedeckt werden. Zudem sind diese Bauteile in der Regel vergleichsweise teuer und werden in komplexen, ebenfalls hochwertigen elektronischen Schaltungen verwendet. Eine erfolgreiche Reparatur ist also attraktiv.
Hier kommen die Ersa Rework Systeme HR 550 und HR 600/2 zum Einsatz. Sie bieten teilautomatisierte oder automatisierte Entlöt-, Platzier- und Einlötprozesse für BGAs und praktisch alle anderen SMD Bauformen. Durch die Temperaturregelung im geschlossenen Regelkreis kann auf jeder Baugruppe bereits beim ersten Prozess ein Lötergebnis erreicht werden, das dem des Serienprozesses gleicht.

Auch der ZVEI hat sich zuletzt mit der Qualität der Baugruppenreparatur beschäftigt. Die Ergebnisse zur richtigen Reparatur wurden im Leitfaden –  Rework elektronischer Baugruppen veröffentlicht. Der Leitfaden soll sowohl Kunden wie auch Herstellern mögliche Verfahrensgrenzen und Prozessspezifika beim Rework von elektronischen Baugruppen aufzeigen. Er ist damit ein hilfreiches Dokument für eine erfolgreiche Rework Strategie.

Dankbarer Nebeneffekt: Elektroschrott vermeiden

Zwar gibt es für das Recycling von Elektroschrott inzwischen hochentwickelte Prozessketten und spezialisierte Unternehmen, aber die eingesetzten Verfahren sind energieaufwändig, erfordern wiederum den Einsatz spezieller Materialien (Metalle) und hinterlassen immer einen unbrauchbaren Rest. Zudem haben sich die Ströme an Elektroschrott, die in Asien und Afrika unter höchst bedenklichen Methoden „weiterverarbeitet“ werden, kaum verringert.

Demnach bietet die Reparatur nicht nur Kostenvorteile sondern hilft auch das Volumen an anfallendem Ausschuss zu senken und damit Elektroschrott zu vermeiden. Reparieren ist ein kreativer Prozess und setzt Glückshormone frei. Wenn sich also die Erkenntnis früherer Generationen wieder durchsetzt, dass Reparatur lohnt, dann werden die Energie- und Materialvorkommen des Planeten Erde geschont. Die fünf Schlagworte der „Zero Waste“-Bewegung: refuse, reduce, reuse, recycle und rot dürfen also ergänzt werden um rework.

jörg-nolte
JÖRG NOLTE
Produktmanager Tools, Rework und Inspektion

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