Defence Electronics Vakuumlöten – Motivation ...p58105.typo3server.info/Archiv/2008/VT/V6_2008_04_18_Lauer... · Vakuumlöten - Motivation,Anforderungen, Iterationschritte - 11.EEK

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Vakuumlöten - Motivation,Anforderungen, Iterationschritte - 11.EEK - Colonia de Sant Jordi - 18.04.2008

Defence Electronics Vakuumlöten – Motivation, Anforderungen, Iterationsschritte

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11. Europäisches Elektroniktechnologie-Kolleg /Fertigungsstrategien für zuverlässige Baugruppen

Thomas Lauer / EADS Deutschland GmbH

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• EADS – Konzern & Produktportfolio

• Motivation für porenarmes Löten – Erfüllung von Vorgaben, Normen und Standards– Vermeidung asymmetrischer Spannungszustände– Wärmemanagement– Prüfaufwandsoptimierung X-RAY

• Anforderungen hinsichtlich…. – Produktspezifikationen & Zuverlässigkeit– Feldeinsatz / Belastungskollektiv– Anlagenkonzept zur „Voidmitigation“– Vakuumlötprozess– Packages & Porenlimiten

• Iterative Prozessoptimierung– Ausgangszustand / Endzustand– Porenarm versus brückenreich– Pasteneinfluss– Triebfeder relativer Unterdruck– Produktbeispiel

• Resümee

Agenda

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Frankreich Deutschland Spanien Großbritannien Übrige Länder

Gesamtanzahl der Mitarbeiter: 116.805

44.536 (38,1%)

42.920 (36,7%)

8.991 (7,7%)

14.309(12,3%)

USA1.932 (1,7%)

Übrige Welt4.117 (3,5%)

EADS / Der Konzern

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EADS / Auszug aus Produktportfolio

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EADS Produktportfolio / Helikopter Missionsausstattung

Raketenwarn-system

Radarwarnsystem

Hinderniswarn-system

Radarhöhenmesser

Seeüberwachungsradar

Chaff/Flare Dispenser

Laserwarn-system

Raketenwarnsystem

Radarwarnsystem

Digitale Karte/Taktische Systeme

Freund-/ Feind-Erkennung (IFF)

Selbstschutz -Management Computer

Flugdatenrekorder

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• Erfüllung von Vorgaben, Normen und Standards• Vermeidung asymmetrischer Spannungszustände• Wärmemanagement• Prüfaufwandsoptimierung X-RAY

Motivation für porenarmes Löten

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• Konformität zu Standards, Normen,– IPC-A-610– IPC-7095– IEC 61191-6

• Kundenvorgaben– Nicht immer einheitlich und konform zu Standards bzw.

Normen– Einhaltung projektspezifischer Zusatzoptionen– spezifische Prüfschärfen in Abhängigkeit von

Erzeugnisklassen– Implementieren häufig nicht elementar (oder zerstörungsfrei)

prüfbare Zustände

Motivation / Erfüllen von Normen, Standards und Kundenvorgaben

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Motivation / Vermeidung asymmetrischer Spannungszustände / CTE-Fehlanpassung

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Motivation / Baugruppen Wärmemanagement

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• Prüfaufwand in starkem Maße abhängig von…– Prüfmodus (Stichprobe, 100%, Direktdurchstrahlung,..)– anzuwendenden Schwellwerten– Bauteilgeometrie– Niedrigschmelzende oder hochschmelzende Legierung– Durchstrahlungseignung der Baugruppe– Mitarbeitererfahrung

• Eindeutigkeit von Befunden– Nicht immer diskussionsfrei möglich (Grauzonen)– Sinkt unter Anwendung paralleler Inspektionskriterien bei

schwellwertnahen Analyseergebnissen– Oft nur nach Rücksprache mit den Entwicklern (Kunden)

konsensfähig

Motivation / Prüfaufwandsoptimierung X-RAY

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– Produktspezifikationen & Zuverlässigkeit– Feldeinsatz / Belastungskollektiv– Anlagenkonzept zur „Voidmitigation“– Vakuumlötprozess– Packages & Porenlimiten– X-RAY

Anforderungen hinsichtlich….

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Anforderung / Belastungskollektiv ΔT, Tmin, Δp, MTBF

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Anforderung / Belastungskollektiv ΔT, Δp, MTBF, Beschleunigung (Vibr.)

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Anforderungen / Anlagenkonzept zur Voidmitigation / REHM Condenso Batch

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Anforderungen / Vakuumlötprozess / konventionelles Temperatur-Zeitprofil

DIN EN 61760-1 / 215°C Medium

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Anforderungen / Vakuumlötprozess / Temperatur-, Zeit- & Druckprofil

Reales Profil mit Galden 215°C / Unterdruck

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Anforderungen / Packages & Porenlimiten / Grauzonen

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Anforderungen / Packages & Porenlimiten / Sonderanwendungen / gasdichte Gehäuse

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Anforderungen / Packages & Porenlimiten / Sonderanwendungen Dipole

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– Ausgangszustand / Endzustand – Porenarm versus brückenreich– Pasteneinfluss– Triebfeder relativer Unterdruck

Iterative Prozessoptimierung

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Iterative Prozessoptimierung / Beispiel 1 Ausgangszustand / Endzustand

Konventionell Vakuumdampfphase

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Iterative Prozessoptimierung / wenn Anforderungen zur Motivation werden

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ΔT, MTBF, Beschleunigung (Vibr.)

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Iterative Prozessoptimierung / Beispiel komplexe Baugruppe / Top Side

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Iterative Prozessoptimierung / Beispiel komplexe Baugruppe / Bottom Side

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Vakuumkammer

Iterative Prozessoptimierung / multiple Ziele im Visier

Ausgangszustände

Optimierung der Fertigungsprozesse

Mensch Maschine

Methode Material

Analyse vonErkenntnissen

BTU & VX

REHM Condenso

Lotpastendruck

Lötverfahren Lotpaste

Parameteroptimierung

Messbarkeit

X-ray

Endoskopie

MilieuStickstoff-Regelung

Vapourphase

Konditionierung

AOI (Lötstelle)

Lötchronologie

Prozesschronologie

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Iterative Prozessoptimierung / Mensch, Maschine, Milieu / Ziel 1 / schonende Basis-Profilierung

T

t

TL

BE-Wärmebeständigkeitphysikalisches Limit

Angepasste Kühlung

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Iterative Prozessoptimierung / Maschine, Milieu, Methode / Ziel 2 / BE-Stressminimierung

Vakuum als Stressfaktor / „gefühlte Temperatur“

Voidwirkbereich / Legierung

T

t

TL

p MSL-Klassifizierung

Kritische BE (ELKO etc.)

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Iterative Prozessoptimierung / 6M Ziel 3 avoid a voidvoid mitigation

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Iterative Prozessoptimierung / 6M Ziel 4 aber nicht zu lässigVoiding zulässig

Voiding < 25% (IPC-A-610 Rev.D)

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Iterative Prozessoptimierung / Triebfeder relativer Unterdruck

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Iterative Prozessoptimierung / Stellgröße Milieu-Dynamik

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Iterative Prozessoptimierung / Methode & Milieu / Begleiterscheinungen zu Zielen 3 & 4

Dynamikeinfluss / Dynamik zu groß

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Iterative Prozessoptimierung / porenarm versus


T

t

TL

brückenreich

p

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Iterative Prozessoptimierung / Mensch, Maschine, Milieu / Begleiterscheinungen zu Zielen 3 & 4

Zu kurze Verweilzeit über Liquidus & Belüftung zu spät aktiviert

Dynamikeinfluss / Dynamik zu klein / Voidverschleppung

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Iterative Prozessoptimierung / Material / Pasteneinfluss / Voidarm und brückenfrei

Pasteneinfluss

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Iterative Prozessoptimierung / MessbarkeitZiel 5 / zulässig darf keine Ansichtssache sein

X-ray x% voiding = ?

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Iterative Prozessoptimierung / MethodeZiel 6 / zulässig & zuverlässig

Akrit A2

Areal2 ≈ AAreal1 < A

Areal1 Areal2

A

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Iterative Prozessoptimierung / Maschine, Milieu, Methode / Ziel 7 / Prozessvertäglichkeit

T

t

TL

Waschbarkeit der Pastenrückstände

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Resümee & Vision Vakuumlöten


T

t

TL

pVakuumwirkbereich BE

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Resümee / Verträglichkeit von Optimierungszielen

Schonende Basisprofilierung (T)

BE-Stressminimierung (T & p)

Voidmitigation / avoid a void (%)

Voiding zulässig, aber nicht zu lässig (%, wo)

Zulässig darf keine Ansichtssache sein (X-ray)

Zulässig & zuverlässig (Areal)

Prozessverträglichkeit (Reinigung)

Beherrschbarkeit von Begleiteffekten (BE, Lot)

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Resümee / Erkenntnisse & Konsequenzen

• Das Selektivziel Voidminimierung lässt sich idealer Weise auf homogenen Anbindungsstrukturen realisieren

• Besondere Beachtung verdient das Temperatur-Druck-Zeit-Profil / Derzeit wurde eine Reihe von funktionierenden Parameterpaarungen gefunden, die die Basis für ein sicheres Prozessfenster bilden

• Lotspritzer, respektive Brückenphänomene resultieren aus einer dynamischen Interaktion von Pastenchemie und der Dynamik der Vakuumprofilierung

• MSL und „allgemeine“ Lötwärmebeständigkeitszahlen verdienen (vor allem bei bleifreien Anwendungen) besondere Aufmerksamkeit

• X-ray Prüfaufwand kann nach Stabilisierung der Parameter deutlich reduziert werden (Ziel Stichprobenkontrolle)

• Voiding verdient einer relativen Betrachtung, Areal ≠ Areal

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Kontakt: [email protected]

0731/392-5325

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