Rework Evolution!

Die neue Ersa Hybrid Rework-Familie

Titelthema | Erschienen in: productronic 11/2019
Autor: Jörg Nolte

Inzwischen sind es über 20 Jahre, die Ersa erfolgreich aktiv ist in der Baugruppenreparatur. Seit Einführung der ersten Geräte 1997 wurden weltweit einige tausend Reworksysteme und -stationen ausgeliefert und installiert. Mit der Präsentation der jüngsten Familienmitglieder auf der productronica 2019 verdeutlicht Ersa seine starke Position, die sich aus Kundennähe und der konsequenten Weiterentwicklung der Technologie zum Nutzen der Anwender speist. Heute finden Ersa Reworksysteme Anwendung in der Elektronikfertigung, der Produktentwicklung, im Test und in der Analyse. Wo auch immer im Einsatz, erhalten sie die Wertschöpfung der Kunden.

Durch die stetigen Neuentwicklungen der Elektronik in allen Industriefeldern entstehen beinahe täglich neue Löt- und Reparaturaufgaben. Treiber sind dabei die voranschreitende Miniaturisierung (Chips der Baugröße 01005) und neue Techniken wie 5G mit äußerst leistungsfähigen und teilweise sehr großen Komponenten (Ball Grid Arrays mit 120 x 120 mm Kantenlänge). Bei diesen sehr großen Applikationen gewinnt zudem die individuell angepasste Vorheizung der Baugruppe an Bedeutung, um einen Verzug der Platine zu vermeiden. Es entstehen neue Bauteilformen und Ausführungen der Lötverbindungen.

Weiter zeigt sich, dass das Ziel „zero defect“ in der Produktion nicht immer erreichbar ist. Die vielfältigen Einflussfaktoren führen trotz bester Ausrüstung und hochqualifiziertem Personal dazu, dass sich zum Beispiel beim Produktneuanlauf Fehler einschleichen, die korrigiert werden müssen. Um ein möglichst breites Anwendungsspektrum abdecken zu können, ist die Flexibilität der Reworksysteme ein wichtiger Parameter. Das gilt sowohl für Entlöt- und Lötprozesse, die möglichst universell und ohne aufwändiges Zubehör erfolgen müssen, als auch für die Bauteilplatzierung. In der klassischen Reparatur werden Bauteile wie BGA, MLF oder QFP ausgelötet und durch neue ersetzt. Im Service-Einsatz werden defekte Baugruppen teilweise durch einfaches Nachlöten in Funktion gesetzt. SMT-Stecker und Sockel sowie Sonderbauformen sind dabei herausfordernd, lassen sich aber in der Regel ebenfalls sicher bearbeiten.

Mehr Entwicklungen, mehr Systeme

Die Entwicklungsabteilungen vieler namhafter Hersteller nutzen Ersa Rework Systeme beim Prototyping. Neue Gehäuseformen oder Bauteile werden dabei erstmals bestückt und gelötet. In noch häufigeren Fällen werden erste Baugruppen mit neu programmierten oder veränderten Bauteilen versehen. Auch die etwas exotischeren Bereiche der Analytik oder technischen Forensik nutzen häufig Reworksysteme. Kreuztausche bei der Fehlersuche sind ebenso an der Tagesordnung wie das Auslöten von Speicherbausteinen aus Mobiltelefonen oder Notebooks zur Analyse der gespeicherten Daten.

Es ist daher nur konsequent, dass Ersa sein Produktportfolio erweitert und den Kunden die jeweils passenden Systeme zur Auswahl stellt. Dabei kann sich das ideale Anwendungsfeld der Geräte durchaus überschneiden. So können etwa BGA-Reparaturaufgaben in gleicher Qualität ebenso mit dem HR 600/2 wie dem HR 550 gelöst werden. Das aktuelle Rework-Spektrum umfasst praktisch alle SMD-Bauteile, wie sie in Smartphone, Notebooks, Industriesteuerungen bis hin zu leistungsfähigen Server-Platinen verbaut sind. Der Kunde entscheidet anhand seiner Lötaufgabe und seines Bedarfs, welches Ersa System am besten zu ihm passt.

Neue Rework-Zeitrechnung: automatisch – flexibel – reproduzierbar

Seit einigen Jahren hat sich die Ersa Hybrid-Heiztechnik im Markt etabliert. Der Energieeintrag für das Löten erfolgt in einer Kombination aus mittelwelliger Infrarotstrahlung und einem Konvektionsanteil. Mit dieser Technik werden Baugruppen schonend und homogen erhitzt. Der sensorgeführte, geschlossene Regelkreis garantiert hierbei genaue und wiederholbare Löt- und Entlötprozesse. Einflüsse von außen werden automatisch ausgeregelt und weitgehend kompensiert. Die Ersa Heiztechnik kommt ohne bauteilspezifische Düsen aus und ist damit sehr universell einsetzbar. Es entstehen keine Zusatzkosten oder Wartezeiten. Beschädigungen an umstehenden Bauteilen durch heiße Gase sind ausgeschlossen, Miniaturkomponenten werden nicht weggeblasen.

LED-Lichtdome des HR 600 XL mit großem metallischen BGA bereit zum vollautomatischen Platzieren

Die kontinuierliche Weiterentwicklung der Technologie zeigt sich an noch effizienteren Heizsystemen und bei der Vorbereitung der Anschlussflächen. Die Bauteilanschlüsse – zum Beispiel bei BGA, QFP – werden vor dem Löten automatisiert in Flussmittel oder Lotpaste getaucht. Alternativ können Bauteile wie LGA oder MLF auch mit Paste bedruckt werden. So entstehen definierte Lötverbindungen, die der Produktionsqualität ebenbürtig sind. Neben den Entlöt- und Lötvorgängen ist bei hochpoligen Bauteilen die präzise Platzierung ein elementarer Prozessschritt. Es sind nur geringe Abweichungen von der Idealposition zulässig. Ersa Systeme verfügen über eine automatische Platzierung mit Bildverarbeitung oder über optische Systeme mit hervorragender Bildqualität für die manuelle Ausrichtung. Die Bediensoftware leistet in beiden Fällen praktische Unterstützung für den Anwender, während das Bauteil ausgerichtet wird.

HRSoft 2: Einheitliche Plattform für neue Reworksysteme

Auch das Softwarepaket für Reworksysteme wurde weiterentwickelt und technologisch auf den neuesten Stand gebracht. Mit der aktuellen HRSoft 2 ist eine einheitliche Plattform für alle neuen Reworksysteme entstanden. Übersichtliche Bedienung, klare Benutzerführung sind dabei ebenso im Fokus wie die geringe Umgewöhnung bei der Benutzung unterschiedlicher Ersa Geräte. Neue Features wie eine „Minimap“ und der „Klick ins Bild“ verkürzen die Zeit, um die Arbeitsposition bei sehr großen Baugruppen aufzufinden. Ein skaliertes Fadenkreuz hilft dabei, Bauteile während des Auslötprozesses exakt mittig zu greifen. In HRSoft 2 sind alle Prozessschritte und Systemzustände für den Anwender jederzeit transparent und werden umfangreich dokumentiert. Die Archivierung der Prozessdaten erlaubt jederzeit den Nachweis, mit welchen Parametern eine Baugruppe bearbeitet wurde. Selbstverständlich bietet HRSoft 2 auch die Grundlage für die Anbindung der Geräte an Manufacturing Execution Systeme (MES).

HRSoft 2 Screenshot – HR 600 XL Prozessvisualisierung mit Anzeige der 25 IR Matrixstrahler für segmentierte, perfekt abgestimmte Heizleistung

Screenshot – Darstellung eines 01005 Bauteils in HRSoft 2 nach der automatischen Ausrichtung.

Inzwischen haben viele Hersteller für sich erkannt, dass Nacharbeit und Reparatur zum Fertigungsprozess gehören. Somit sind alle Prozessdaten, die mit diesen Arbeitsschritten verbunden sind, ebenso wichtig wie die Daten der Linienproduktion. Die Anbindung von Reworksystemen an die vorhandene MES-Infrastruktur ist daher logische Konsequenz. HRSoft 2 kann die kundenseitig geforderten Prozessparameter bereitstellen und die Verknüpfung mit dem jeweiligen Auftrag herstellen.

Übersicht: Ersa Hybrid Rework-Familie

Das bisher meistverkaufte Ersa IR 550 und die Hybrid-Rework-Sationen HR 100 und HR 200 sind bereits viele Jahre im Markt und haben eine große Fangemeinde. Ebenso sind das erste automatisierte Reworksystem HR 600/2 und das HR 550 bereits feste Größen in der Branche. Zur productonica 2019 stellt Ersa drei brandneue Systeme zur Baugruppenreparatur vor und erweitert damit die erfolgreiche Rework-Produktlinie

(oben) Übersicht Ersa Rework-Familie – die Größenangaben S bis XL beziehen sich auf die bearbeitbare Platinengröße.
(unten) Bei den halbautomatischen Systemen erfolgt die Bauteilausrichtung mittels Visionbox durch den Bediener, bei den vollautomatischen berechnet die Bildverarbeitung die Absetzposition und ein Achssystem platziert das Bauteil

Die jüngsten Familienmitglieder zeichnen sich wiederum durch technologisch interessante Aspekte im Bereich der Heiz- und Platziertechnik aus und bieten den Kunden nun eine noch breitere Auswahl.

Das HR 600 XL verfügt mit seiner großen IR-Matrix-Untenheizung über die aktuell innovativste Heiztechnik. Alle Heizzonen der Matrix können individuell eingestellt und die Baugruppe so ideal vorgeheizt werden. Das System ermöglicht, ausgestattet mit einem extragroßen Heizkopf, die automatische Reparatur sehr großer Leiterplatten (bis 625 x 625 mm) und Bauteilgrößen bis ca. 120 x 120 mm. Anwendungen im Bereich Telekommunikation (5G) bilden hier den Fokus.

Wer ein System mit höchsten Ansprüchen an die Präzision sucht, findet mit dem HR 600/3P automatische Reparatur von „Fine pitch“-Bauteilen wie µBGA und kleinsten Chip-Komponenten (01005). Das hochpräzise Achssystem und 5-MPix-Kameras bieten die derzeit genaueste Entlöt- und Bestückungstechnik im Rework

Vorteile Ersa Rework:

erfolgreiche Reparatur ab der ersten Baugruppe
keine bauteilspezifischen Düsen erforderlich
homogene und materialschonende Heiztechnik
stabile automatische Prozesse bei Platzierung und Lötvorgängen
einfache Bedienung durch Benutzerführung und einheitliche Software

Das halbautomatische HR 550 XL. ist ein echtes Leistungspaket mit acht Untenstrahler-Heizzonen und motorischer X/Y-Feinverstellung sowie motorischer Bauteilrotation. Das System eignet sich für Industrie- und Leistungselektronik sowie großformatige Platinen bis 530 x 530 mm und ist besonders attraktiv für Dienstleister

Das neue HR 500 bietet die volle Ersa Hybrid Rework-Technologie für budgetorientierte Anwender. Der kleine Bruder des HR 550 erlaubt flexible Reparatur von Standardbaugruppen bis 380 x 300 mm und 50 x 50 mm Bauteilgröße

Das Ersa HR600/3P leistet automatisierte Baugruppenreparatur mit höchster Genauigkeit. Besonders geeignet ist es für sehr feine Bauteile (Raster 0,3 mm und feiner) sowie Chip Bauteile der Baufrormen 0402, 0201 und 01005

Mehr Informationen - HR 600 XL

JÖRG NOLTE

Produktmanager Tools, Rework und Inspektion

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