Opravy BGA a mikromontáž v elektronice s přesností 1 μm

Moderní technologie více a více využívají menších součástek a konstrukčních dílů. Dnes prakticky v každém moderním přístroji nalezneme prvky, které jsou montovány s velmi přesnou technologií. Především s nástupem chytrých telefonů a tabletů nastal masivní rozvoj mikromontážních technologií. Vedle komerčních přístrojů se silně rozvíjely telekomunikační technologie, které využívají vyšší přenosové frekvence.

Typický výrobní proces

Proces elektronické montáže je běžný a zavedený. Klíčovým momentem elektronické výroby je samozřejmě kvalita a její výtěžnost. Nikdy nevyrobíme nic bez chyby. Ideálem je proces bez chyb, ale ten neexistuje. Proces opravy (dodatečné montáže) nabývá na významu především u technologicky náročných, ale hlavně finančně náročných aplikací. V případech, kdy základní deska stojí například 30 000 eur, pak jistě oprava musí být provedena s příkladnou kvalitou a hlavně dokladovatelností. Dokladovatelnost je nový požadavek zákazníka – požaduje údaje o tom, jak probíhal proces opravy (dodatečné montáže).

V procesu opravy je důležité dodržet takové procesy, aby oprava byla co nejšetrnější, ale také spolehlivá, k tomu se však také počítá rychlost opravy. Výsledkem musí být přípustná výtěžnost oprav. Faktory, jako teplota tavení slitiny, tepelná roztažnost opravovaných dílů, časová náročnost atd., musí být 100% pod kontrolou operátora a musí být zdokladovatelné a použitelné pro stejný druh opravy později.

Obr. 1 TL: střed beam splitteru, TR: střed osazovacího nástroje, BL: cílový bod osazení (položení dílu, součástky), BR: kloub pohyblivého ramena

Přesný opravářský a montážní systém FIN EPLACER®

V moderních aplikacích se dnes nespokojíme s běžnými opravářskými systémy, ale musí být používány systémy s přesností řádově mikrometrů. Základem přesných opravářských pracovišť FINEPLACER® je tzv. funkční čtverec. V každém vrcholu čtverce je jeden element, který se podílí na velmi přesném položení dílu – součástky. Jediným pohyblivým prvkem je kloub ramene, ostatní vrcholy jsou pevné. Tímto principem je zajištěna extrémní přesnost systému, která se vždy stanovuje v jednotkách nebo desítce mikrometrů.

Obr. 2 Optický splitter je zařízení, na kterém je možné pozorovat v jeden okamžik místo pro osazení dílu – součástky a spodní stranu osazovaného dílu a součástky. Takto je možné bezpečně centrovat osazované díly.

Jediný pohyblivý díl = vysoká přesnost

Všechny prvky orientace jsou pevné, žádný pohyb optiky, tj. splitteru, stolku se substrátem a nástroje, který drží osazovaný díl. Nejsou zde tedy žádné možnosti vzniku nepřesnosti mechanickým provedením pracoviště. Jediným pohyblivým dílem je kloub ramene a na jeho provedení závisí přesnost osazení. Kloub je velmi masivní a jsou použity odolné materiály, které poskytují stabilitu a přesnost.

Konkurence a jejich mechanická konstrukce

Konkurenční pracoviště využívají podstatně složitějších mechanismů, a tím vyšší počet pohyblivých dílů, a tudíž zdrojů mechanických nepřesností. Přesnosti dosahované na pracovištích FINEPLACER jsou víceméně pro konkurenci hodně vzdáleným cílem.

Tabulka Použitelné technologie

Položení součástky s vysokou přesností

Z výše uvedeného principu je položení dílu – součástky velmi jednoduché. Po vycentrování součástky (např. BGA) se jedním pohybem umístí díl – součástka na osazované plošky. Obrázek 3 ukazuje centrování, kdy pomocí optického splitteru vidíme oba předměty osazení – součástky a plošky.

Obr. 3 Pracoviště výrobce Finetech dosahují excelentních přesností – pohybujeme se od 1 μm. Robustní konstrukce garantuje stálost parametrů.

Konečná fáze osazení dílu – součástky

Osazení součástky je jednoduché, pohyblivé rameno ji umístí zcela bezpečně a hlavně přesně na určené místo. Opravářská pracoviště se liší velikostí ramene, ale také použitými materiály. Přesné a precizní systémy jsou vyrobeny z oceli, naopak systémy, u kterých je deklarovaná nižší přesnost, ze slitin hliníku.

Praktické využití přesných pracovišť

Tabulka představuje seznam základních technologií, které se využívají u pracovišť FINEPLACER. Výrobce opravářských systémů nabízí dvě řady pracovišť – pro mikromontáž a pro opravy BGA a dalších SMD. Základním kritériem je přesnost osazení opravovaného dílu nebo součástky. Pracoviště FINEPLACER firmy Finetech se vyznačují vysokou flexibilitou a modularitou. Každý z výrobků je vysoce sofistikovaný s nepřeberným množstvím doplňků a procesních modulů.

www.bga-rework.cz