Retrabajar Tabillas Grandes es un Reto Solucionable

ERSA-interview

Retrabajar tablillas de circuito impreso es considerada la más grande disciplina en la  manufactura electrónica moderna. Un alto nivel de experiencia y el equipo más moderno son necesidades absolutas para el manejo profesional de la restauración, también llamada retrabajo. El desoldar o soldar BGAs y QFPs requieren mucha destreza y experiencia. Esto es más importante cuando las tablillas en cuestión son así llamadas ”Tablillas Grandes”, las cuales contienen varios retos. Por esta razón, Ersa GmbH desarrolló el Sistema Híbrido de Retrabajo HR 600 XL.

Jörg Nolte Gerente de Producto para Herramientas de Soldadura, Sistemas de Retrabajo e Inspección, describe estos retos y presenta los enfoques de solución de Ersa.

 

La miniaturización es uno de los tópicos clave en el desarrollo de la electrónica de hoy, en contraste, hay tablillas grandes. Cuando hablamos acerca de tablillas grandes, ¿cuáles son las áreas de aplicación en las que son usadas hoy?

La miniaturización no para en tablillas grandes, las densidades de paquetes más cercanos son también un elemento de estas tablillas. El retrabajo es, por lo tanto, particularmente retador también aquí. Nos referimos a tablillas grandes cuando tienen cuando al menos  un ancho de 380 mm y tienen más de 6 capas. Hemos también procesado tablillas de circuito impreso con hasta 48 capas hasta cierto punto, el espesor de las tablillas está entre 3 y 10 mm. Estas tablillas de circuito impreso son usadas en todas partes, donde altos volúmenes de datos son procesados, tales como en telecomunicaciones, para transmisión de datos en las así llamadas súper computadoras, en pantallas de formato grande o en aplicaciones militares.

 

¿Cómo se han retrabajado las tablillas grandes hasta ahora?

Ya hay en existencia sistemas de retrabajo que pueden procesar tablillas de circuito impreso grandes. Sin embargo, estos sistemas no son capaces de acomodar tablillas con dimensiones de 24 x 24 pulgadas, además, estos sistemas tienen módulos convencionales para precalentamiento.

 

¿Qué atención especial debe ponerse al retrabajar tablillas grandes?

Quisiera decir que el retrabajo de tablillas grandes es una tarea solucionable cuando el usuario está consciente de los retos. Primero, las dimensiones de la tablilla y el peso resultante del ensamble requieren que se evite el pandeamiento durante el calentamiento. La temperatura de transición a vidrio es como la de las tablillas pequeñas pero, debido al peso y grandes dimensiones: hay una fuerte tendencia para que la tablilla se pandee. Una vez que la tablilla está pandeada, ya no va a volver a su forma original. En el peor de los casos, no puede ser usada después del retrabajo debido al pandeamiento ya que la soldadura de las vías se ha fracturado y quebrado el conector de SMD. Precalentar la tablilla en un horno externo puede ser de ayuda porque puede ahorrar tiempo. El remover componentes metálicos grandes, tales como marcos o rieles de montaje, pueden también ayudar porque conducen calor en áreas indefinidas de la tablilla que no deben ser calentadas o, solo ligeramente. Sin embargo, en general, solo se usan materiales de alta calidad en la manufactura de tablillas grandes que son menos sensitivos a exposiciones al calor.

 

¿Cómo difiere el retrabajo de tablillas grandes de ensambles convencionales?

El proceso es idéntico. Sin embargo, dado el tamaño de las tablillas tenemos unos cuantos retos que debemos enfrentar con desarrollos técnicos diferentes. Como resultado, generalmente necesitamos una más alta entrada de calor, más sin embargo, más estable para componentes separados. Debido al tamaño de  las tabillas de circuito impreso, como ya se indicó, esto puede dirigir a problemas relacionados a los coeficientes de expansión del material de la tablilla de circuito, impreso. Sin embargo, un calentamiento muy homogéneo de cada área de la tablilla es esencial.

 

 

¿Así es que se debe poner especial atención a la entrada y manejo de calor con las tablillas grandes?

Si, Para el precalentamiento, las tablillas muy grandes requieren más energía térmica sobre toda el área de la superficie del ensamble porque su capacidad térmica es alta. Aparte de eso, también necesitan más tiempo para alcanzar la temperatura requerida y también para enfriarse.

 

 

¿Cómo trabaja la entrada de calor con el recientemente desarrollado Sistema de Retrabajo Híbrido HR 600 XL?

Para eso usamos radiación infrarroja. La radiación de onda mediana es bien absorbida por los materiales de las tablillas de circuito impreso de hoy y por los componentes de SMD. Debido a las dimensiones de las tablillas de circuito impreso es difícil de lograr una entrada de calor homogéneo. Debido al calor atrapado, el centro de la tablilla de circuito impreso siempre se calentará más rápido que las esquinas y orillas. Con el calentador por la parte de abajo de matriz infrarroja podemos controlar específicamente hasta 25 elementos calentadores individuales y distribuir el calentamiento homogéneamente en la tablilla de circuito impreso, también en las orillas y esquinas. Los soportes por el lado de abajo ayudan a estabilizar la tablilla. El calentamiento homogéneo es especialmente importante cuando se desueldan componentes, ya que el balance térmico vertical es esencial. El diferencial de temperatura (Delta T) entre la parte de arriba de los componentes objetivo, conexiones de soldadura y la parte de abajo de la tabilla de circuito impreso no debe ser muy grande en esta área. De otra manera, pudiera haber pandeamiento térmico y dañarse la tablilla de circuito impreso.

 

¿Puede describir con mayor detalle el calentador de matriz infrarrojo de la parte de abajo?

Nuestro sistema de calentamiento consiste de un calentador por la parte de arriba y otro por la parte de abajo. El calentador de arriba consiste de una cabeza calentadora híbrida de 800W que calienta homogéneamente el componente objetivo y el área alrededor. Los componentes cerca del alrededor deben ser calentados de una manera definida para minimizar la pérdida de energía térmica debido a la alta masa térmica del ensamble. Esto asegura un estrés  térmico más bajo en el área del componente y ensamble. Si es necesario, los componentes sensibles en la vecindad deben ser protegidos del calor de arriba. En contraste, el calentador de abajo debe adaptarse al contorno de abajo de la tablilla. Las orillas y esquinas del ensamble, así como las áreas calientes y frías de la tablilla de circuito impreso que requieren una entrada de calor diferente. El calentador de matriz de abajo  es por lo tanto, hecho de hasta 25 elementos individuales, los cuales pueden ser controlados separadamente. Esto significa que cada elemento puede producir diferentes temperaturas en el mismo proceso.

 

La entrada de calor, ¿juega también un rol cuando se sueldan componentes en tablillas grandes?

Cuando se suelda, la entrada de calor solo juega un rol subordinado. Antes de insertar el nuevo componente, se recomienda que se aplique soldadura en pasta para mejorar el contacto térmico entre el componente y la tablilla de circuito impreso. Sin embargo, puede ser declarado que ambos procesos toman más tiempo con tablillas más grandes que con tablillas de circuito impreso chicas. Se debe tener cuidado para asegurar que la tablilla de circuito impreso debe ser suficientemente enfriada tal que no es expuesta innecesariamente a altos niveles de calor.

 

Usted mencionó el manejo de tales tablillas grandes. ¿Qué solución han desarrollado para esto?

Las tablillas grandes no solo son grandes sino también pesadas y por consecuencia abultadas. Por lo tanto, requerimos un montaje que posicione con precisión tales tablillas de circuito impreso grandes. Además, los soportes por el lado de abajo deben ser amigables. Por esta razón, la fijación de las tablillas de circuito impreso puede ser manejada y levantada junto con el marco, tal que los soportes pueden ser posicionados correctamente. También aseguramos que la tablilla se pueda expandir durante el proceso de calentamiento.

 

¿Cómo se lleva a cabo la colocación de componentes en tablillas grandes?

Exactamente igual que con tablillas de circuito impreso chicas. La precisión de la colocación es crucial. El sistema de colocación requiere un alto nivel de reproducibilidad y debe operar continuamente en las muy calientes áreas sobre la tablilla de circuito impreso. Esto es particularmente importante con tablillas grandes debido a las largas distancias de viaje. Con frecuencia, componentes grandes requieren retrabajo, por ejemplo Sockets LGA o SMD, pero también componentes más chicos  que 5mm/1mm tales como Chips QFNs y SOTs deben ser también colocados con precisión.

 

¿Qué métodos se pueden usar para aplicar soldadura en pasta y flux?

La aplicación manual de soldadura en pasta o flux es siempre una opción. En contraste, la sobre-impresión de soldadura en pasta es compleja, debido a que el limitado espacio complica grandemente el proceso. La soldadura en pasta puede también ser aplicada con una dispensadora pero puede tomar mucho tiempo. Nosotros, por lo tanto, recomendamos sumergir los contactos de la terminal del componente o la impresión externa de los contactos de los componentes, a través del cual la soldadura en pasta es aplicada directamente a las superficies de contacto. El componente es entonces colocado y soldado. Este proceso totalmente automático es muy preciso porque la cantidad de soldadura en pasta puede ser bien definida. Con múltiples aplicaciones podemos lograr un alto nivel de reproducibilidad. Vale la pena mencionar que los componentes impresos con soldadura en pasta llevan a un más uniforme equilibrio de temperatura entre el componente y los pads de soldadura durante el procedimiento de soldadura.

 

¿Es también posible el re-boleo?

El re-boleo es también posible con todas las estaciones de retrabajo de Ersa. Sin embargo, se requiere más equipo.

 

¿Cómo es que se lleva a cabo la colocación precisa del componente intercambiado? ¿Hay diferentes propuestas basadas en el tipo de componente?

Como regla, la colocación de componentes siempre se lleva a cabo de acuerdo a la misma secuencia de proceso. Primero, las superficies de contacto del componente son automáticamente identificadas y colocadas en la tablilla de circuito impreso por medio de un software de procesamiento de imagen sobre las superficies de contacto. Segundo,  los sistemas de ejes de la estación de retrabajo calculan la posición exacta y colocan el componente. El componente, por lo tanto, puede ser puesto en la tablilla de circuito impreso o liberado justo sobre la superficie. Esto depende  de que pueda ser colocado en un depósito de soldadura residual o en una soldadura en pasta frescamente aplicada. Para la colocación de BGAs o QFNs, se usan filtros ópticos especiales. Una subsecuente corrección de disposición manual es también posible.

 

Ersa presentó el HR 600 XL en la Apex 2019, en Enero 29-31 y será mostrado en SMT Nuremberg 07.05 a 09.06.2019 en el stand 111. “Queremos sensibilizar el mercado e informar acerca de un proceso confiable de retrabajo de tablillas grandes”, explica Nolte. Por lo tanto, toda la información incluyendo contactos regionales, está disponible en www.big-board-reosrk.com



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