DE102006023327B3

DE102006023327B3 - Verfahren und Einrichtung zum Entfernen eines Bauelements von einem Träger

Info

Publication number: DE102006023327B3
Application number: DE102006023327A
Authority: DE
Inventors: Heinz Pilz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-05-11
Filing date: 2006-05-11
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2026-05-12

Abstract

Die Erfindung bezieht sich u. a. auf ein Verfahren zum Entfernen eines auf einem Träger (10) mit einem thermisch aufschmelzbaren Verbindungswerkstoff (50) befestigten Bauelements, bei dem der Verbindungswerkstoff aufgeschmolzen und das zu entfernende Bauelement mit einer Ansaugeinrichtung abgesaugt wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zumindest zwei Bauelemente (20, 40; 200, 210, 220, 230) gleichzeitig entfernt werden, indem zwischen der Ansaugeinrichtung und den zu entfernenden Bauelementen ein Adapter (160, 300) angeordnet wird, der die von der Ansaugeinrichtung bereitgestellte Ansaugkraft auf alle zu entfernenden Bauelemente verteilt und die nicht zu entfernenden Bauelemente (30; 240, 250) von der Ansaugeinrichtung getrennt lässt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Entfernen eines Bauelements, das auf einem Träger mit einem thermisch aufschmelzbaren Verbindungswerkstoff befestigt ist und von dem Träger entfernt werden soll, wobei bei dem Verfahren der Verbindungswerkstoff aufgeschmolzen und das zu entfernende Bauelement mit einer Ansaugeinrichtung abgesaugt wird.

Insbesondere im Zusammenhang mit der Reparatur defekter elektronischer Schaltungen ist es bekannt, von einer elektrischen Leiterplatte einzelne elektrische Bauelemente zu entfernen, um diese durch funktionsfähige Bauelemente zu ersetzen. Zum Beispiel wird von der Firma PACE Worldwide ein Reparaturgerät unter dem Produktnamen TF300 bzw. TF300L angeboten, mit dem sich einzelne elektrische Bauelemente von einer Leiterplatte entfernen lassen. Hierzu wird mit einer Wärmequelle ein das Bauelement auf der Leiterplatte haltendes Lotmaterial aufgeschmolzen; anschließend wird das Bauelement mittels einer Ansaugeinrichtung angesaugt und dadurch von der Leiterplatte getrennt.

Eine ähnliche Auslöteinrichtung ist auch in der US-Patentanmeldung US 2002/0075661 beschrieben. Diese vorbekannte Auslöteinrichtung weist eine Führungseinrichtung auf, die es erlaubt, an derselben Stelle, von der ein zu ersetzendes Bauelement entfernt wurde, ein neues Bauelement aufzusetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Entfernen von Bauelementen anzugeben, das sich sehr schnell und einfach durchführen lässt, so dass eine Vielzahl an Bau elementen in sehr kurzer Zeit von einem Träger entfernt werden kann.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in Unteransprüchen angegeben.

Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest zwei Bauelemente bzw. Bauteile gleichzeitig entfernt werden, indem zwischen der Ansaugeinrichtung und den zu entfernenden Bauelementen ein Adapter angeordnet wird, der die von der Ansaugeinrichtung bereitgestellte Ansaugkraft auf alle zu entfernenden Bauelemente verteilt und der die nicht zu entfernenden Bauelemente von der Ansaugeinrichtung getrennt lässt, wobei als Adapter eine Luftleiteinrichtung verwendet wird, die eine Vielzahl an luftstrommäßigen Verbindungen und Ansaugöffnungen bereitstellt, und wobei vor dem Entfernen der Bauelemente unbenötigte luftstrommäßige Verbindungen oder unbenötigte Ansaugöffnungen derart verschlossen werden, dass die nicht zu entfernenden Bauelemente von der Ansaugkraft der Ansaugeinrichtung getrennt werden.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass sich mit diesem zwei oder mehr Bauelemente gleichzeitig entfernen lassen. Im Unterschied zu dem eingangs beschriebenen vorbekannten Verfahren müssen die Bauelemente also nicht einzeln von dem Träger entfernt werden; vielmehr ist eine Parallelverarbeitung möglich, so dass der Durchsatz bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber herkömmlichen Verfahren deutlich vergrößert wird.

Der Adapter kann beispielsweise in einem Ansaugkopf der Ansaugeinrichtung integriert sein.

Bei dem Träger, von dem die zu entfernenden Bauelemente entfernt werden, kann es sich beispielsweise um eine starre oder flexible elektrische Leiterplatte oder um eine keramische Trägerplatte handeln, wie sie beispielsweise für optische oder mechanische Komponenten verwendet werden kann.

Zum Befestigen von Bauelementen auf einem Träger sind Lotwerkstoffe und thermisch lösbare Leitkleber besonders geeignet, so dass es als vorteilhaft angesehen wird, wenn im Rahmen des Verfahrens derartige Materialien als thermisch aufschmelzbare Verbindungswerkstoffe aufgeschmolzen werden.

Das beschriebene Verfahren lässt sich für beliebige Bauelemente durchführen, die auf einem Träger befestigt sind. Vorzugsweise werden jedoch elektrische, optische, elektrooptische oder mechanische Bauelemente von dem Träger entfernt.

Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf eine Auslöteinrichtung zum Entfernen eines Bauelements von einem Träger mit einer Ansaugeinrichtung, die während ihres Betriebs an einem Saugstutzen eine Ansaugkraft zum Entfernen des zu entfernenden Bauelements bereitstellt, sowie mit einer Heizeinrichtung zum Aufschmelzen eines thermisch aufschmelzbaren Verbindungswerkstoffs, der das Bauelement auf dem Träger befestigt.

Um bei einer solchen Ausbaueinrichtung einen maximalen Durchsatz bzw. eine maximale Arbeitsgeschwindigkeit zu erreichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass außen an dem Saugstutzen ein Adapter montiert ist, mit dem die von der Ansaugeinrichtung an ihrem Saugstutzen erzeugte Ansaugkraft auf zumindest zwei zu entfernende Bauelemente gleichzeitig verteilbar ist, wobei der Adapter eine Anschlussöffnung aufweist, mit der der Adapter mit dem Saugstutzen verbindbar ist, und mit einer Vielzahl an Ansaugöffnungen ausgestattet ist, die zum Ansaugen der zu entfernenden Bauelemente auf deren Oberfläche aufsetzbar sind, wobei im Inneren des Adapters zwischen jeder der Ansaugöffnungen und der Anschlussöffnung jeweils eine Luftstromverbindung besteht, wobei einzelne oder alle Luftstromverbindungen oder einzelne oder alle Ansaugöffnungen benutzerseitig verschließbar sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft
1 und 2 ein Ausführungsbeispiel einer nicht zur Erfindung gehörigen Ausbaueinrichtung, und
3 und 4 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Ausbaueinrichtung, anhand derer eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielhaft erklärt wird.
In den 1 bis 4 werden der Übersichtlichkeit halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.
In der 1 erkennt man in einer Seitenansicht eine Leiterplatte 10 als Träger, auf dem eine Vielzahl elektrischer Bauelemente 20, 30 und 40 aufgelötet ist. Die Lötverbindungen 50 sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 durch Ball-Grid-Arrays gebildet, die die Bauelemente 20, 30 und 40 mit der Oberfläche 60 der Leiterplatte 10 verbinden.
In der 1 erkennt man außerdem eine Ausbaueinrichtung in Form einer Auslöteinrichtung 100 mit einem Ansaugkopf 110. Der Ansaugkopf 110 ist mit zwei Blasdüsen 130 ausgestattet, aus denen die Auslöteinrichtung ein heißes Gas, beispielsweise heiße Luft, auf die Leiterplatte 10 richtet, um diese zu erwärmen und die Lötverbindungen 50 aufzuschmelzen.
Außerdem weist der Ansaugkopf 110 einen Saugstutzen 140 auf, der mit einer nicht weiter dargestellten Ansaugeinrichtung der Auslöteinrichtung 100 verbunden ist und der sich auf zu entfernende Bauelemente aufsetzen lässt, damit diese von der Leiterplatte 10 abgesaugt werden.
In der 1 erkennt man auch, dass auf einzelnen Bauelementen der Leiterplatte 10 Klebstoff 150 aufgebracht ist, der einen Adapter 160 mit den mit Klebstoff beschichteten Bauelementen verbindet; bei den mit Klebstoff beschichteten Bauelementen kann es sich beispielsweise um die Bauelemente 20 und 40 handeln.
Wird nun der Ansaugkopf 110 mit dem Saugstutzen 140 auf die Oberseite 170 des Adapters 160 aufgesetzt, so lässt sich der Adapter 160 zusammen mit den daran festgeklebten Bauelementen 20 und 40 von der Leiterplatte 10 entfernen, sobald die Lötverbindungen 50 zwischen den Bauelementen 20–40 und der Leiterplatte 10 aufgeschmolzen sind.
Um zu der in der 1 gezeigten Anordnung zu gelangen, werden die von der Leiterplatte 10 zu entfernenden Bauelemente 20 und 40 zunächst mit dem Klebstoff 150 an dem Adapter 160 festgeklebt. Erst nach dem der Klebstoff 150 ausgehärtet ist und eine feste Klebeverbindung zwischen den zu entfernenden Bauelementen 20 und 40 einerseits und dem Adapter 160 andererseits gewährleistet ist, wird mit dem Ansaugkopf 110 bzw. mit den beiden Blasdüsen 130 heiße Luft auf die Leiterplatte 10 geleitet, damit die Lötverbindungen 50 zwischen den Bauelementen 20, 30 und 40 sowie der Leiterplatte 10 aufgeschmolzen werden.
Sobald die Lötverbindungen 50 keine ausreichende Haltekraft mehr aufbringen können, wird der Adapter 160 mit dem Saugstutzen 140 von der Leiterplatte 10 getrennt. Dabei werden die mit dem Adapter 160 verklebten Bauelemente 20 und 40 gleichzeitig von der Leiterplatte 10 getrennt.
Zusammengefasst lassen sich mit der Auslöteinrichtung 100 gemäß 1 mehrere Bauelemente gleichzeitig von der Leiterplatte 10 in einem einzigen Arbeitsgang entfernen, indem mit dem Saugstutzen 140 der zwischen dem Ansaugkopf 110 und der Leiterplatte 10 angeordnete Adapter 160 angesaugt wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 wurde beispielhaft davon ausgegangen, dass zwei Bauelemente, nämlich die Bauelemente 20 und 40, die nebeneinander angeordnet sind, von der Leiterplatte 10 entfernt werden. Alternativ ist es auch möglich, mehrere in einer Fläche bzw. zweidimensional angeordnete Bauelemente gleichzeitig zu entfernen; dies zeigt beispielhaft die 2 in der Draufsicht.
Man erkennt in der 2, dass der Adapter 160 mittels des Klebstoffs 150 gleichzeitig mit vier Bauelementen verbunden ist. Die vier verklebten Bauelemente sind in der 2 mit den Bezugszeichen 200, 210, 220 und 230 gekennzeichnet. Sobald diese vier Bauelemente mit dem Adapter 160 fest verklebt sind und sobald die Lötverbindungen 50 aufgeschmolzen sind, lassen sich die Bauelemente 200, 210, 220 und 230 im Rahmen eines einzigen Bearbeitungsschritts mit dem Saugstutzen 140 von der Leiterplatte 10 absaugen. Die nicht verklebten Bauelemente 240 und 250 bleiben dabei auf der Leiterplatte 10 zurück.
In der 3 erkennt man in der Seitenansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Auslöteinrichtung 100, die mit einem Ansaugkopf 110 mit einem integrierten Saugstutzen 140 ausgestattet ist.
Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 2 ist in dem Ansaugkopf 110 gemäß 3 ein Adapter 300 integriert. Der Adapter 300 weist eine Anschlussöffnung 310 auf, die mit dem Saugstutzen 140 in einer luftstrommäßigen Verbindung steht. Außerdem ist der Adapter 300 mit einer Vielzahl an luftstrommäßigen Ansaugöffnungen 320 ausgestattet, von denen in der 3 der Übersichtlichkeit halber nur zwei dargestellt sind.
Die Anordnung der Ansaugöffnungen 320 des Adapters 300 ist derart ausgestaltet, dass diese mit der Anordnung der von der Leiterplatte 10 zu entfernenden Bauelemente 20 und 40 korreliert. Diejenigen Bauelemente, die von der Leiterplatte 10 nicht entfernt werden sollen – beispielsweise das Bauelement 30 –, stehen hingegen mit keiner Ansaugöffnung 320 in Kontakt, so dass vermieden wird, dass diese beim Betrieb des Saugstutzens 140 von der Leiterplatte 10 angesaugt werden können.
Zum Betrieb der Auslöteinrichtung 100 gemäß 3 wird die Leiterplatte 100 zunächst aufgeheizt, beispielsweise durch eine in der Figur nicht weiter dargestellte Blasdüse des Ansaugkopfes 110 oder mit Hilfe einer sonstigen Heizeinrichtung, die auf die Leiterplatte 10 einwirkt. Außerdem wird der Ansaugkopf 110 auf die Bauelemente 20, 30 und 40 aufgesetzt.
Sobald die Leiterplatte 10 ausreichend erhitzt ist und die Lötverbindungen 50 zwischen den Bauelementen 20, 30 und 40 einerseits und der Leiterplatte 10 andererseits aufgeschmolzen sind, wird mit dem Saugstutzen 140 eine Ansaugkraft erzeugt, die mittels des Adapters 300 auf die zu entfernenden bzw. auszulötenden Bauelemente 20 und 40 gerichtet wird. Das Bauelement 30 bleibt hingegen aufgrund der Ausgestaltung des Adapters 300 von der Ansaugkraft des Saugstutzens 140 verschont.
Durch das Ansaugen der beiden Bauelemente 20 und 40 durch den Saugstutzen 140 werden die beiden Bauelemente 20 und 40 von der Leiterplatte 10 getrennt. Das Bauelement 30 bleibt hingegen auf der Leiterplatte 10 zurück.
Die 4 zeigt beispielhaft eine andere Ausgestaltung des Adapters 300 in einer Draufsicht. Man erkennt, dass durch eine entsprechend gewählte Anordnung der Ansaugöffnungen 320 eine beliebige Auswahl an Bauelementen von der Leiterplatte 10 entfernt werden kann. So können beispielsweise die flächenartig bzw. zweidimensional verteilten Bauelemente 200, 210, 220 und 230 im Rahmen eines einzigen Arbeitsschritts gleichzeitig von der Oberfläche 60 der Leiterplatte 10 abgesaugt werden. Auch der Adapter 300 gemäß der 4 ermöglicht es somit, in sehr schneller Weise eine Vielzahl an Bauelementen von der Leiterplatte 10 zu entfernen, wobei die nicht angesaugten Bauelemente 240 und 250 auf der Leiterplatte 10 zurückbleiben.

Claims

Verfahren zum Entfernen eines auf einem Träger (10) mit einem thermisch auf schmelzbaren Verbindungswerkstoff (50) befestigten Bauelements, bei dem der Verbindungswerkstoff aufgeschmolzen und das zu entfernende Bauelement mit einer Ansaugeinrichtung abgesaugt wird und nicht zu entfernende Bauelemente (30; 240, 250) auf dem Träger zurückbleiben, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Bauelemente (20, 40; 200, 210, 220, 230) gleichzeitig entfernt werden, indem zwischen der Ansaugeinrichtung und den zu entfernenden Bauelementen ein Adapter (300) in Form einer Luftleiteinrichtung angeordnet wird, die eine Vielzahl an luftstrommäßigen Verbindungen und Ansaugöffnungen bereitstellt, wobei vor dem Entfernen der Bauelemente unbenötigte luftstrommäßige Verbindungen oder unbenötigte Ansaugöffnungen (320) benutzerseitig derart verschlossen werden, dass die nicht zu entfernenden Bauelemente (30; 240, 250) von der Ansaugkraft der Ansaugeinrichtung getrennt werden, sodass die von der Ansaugeinrichtung bereitgestellte Ansaugkraft nur auf alle zu entfernenden Bauelemente verteilt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (300) in einem Ansaugkopf (110) der Ansaugeinrichtung integriert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauelemente von einer starren oder flexiblen elektrischen Leiterplatte (10) als Träger entfernt werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lotwerkstoff (50) oder ein thermisch lösbarer Leitkleber als thermisch auf schmelzbarer Verbindungswerkstoff aufgeschmolzen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein elektrisches, optisches, elektrooptisches oder mechanisches Bauelement entfernt wird.
Auslöteinrichtung zum Entfernen eines Bauelements von einem Träger mit einer Ansaugeinrichtung, die während ihres Betriebs an einem Saugstutzen (140) eine Ansaugkraft zum Entfernen des zu entfernenden Bauelements bereitstellt, sowie mit einer Heizeinrichtung zum Aufschmelzen eines thermisch auf schmelzbaren Verbindungswerkstoffs (50), der das Bauelement auf dem Träger befestigt, dadurch gekennzeichnet, dass außen an dem Saugstutzen (140) ein Adapter (300) montiert ist, wobei – der Adapter (300) eine Anschlussöffnung (310) aufweist, mit der der Adapter mit dem Saugstutzen (140) verbindbar ist, – der Adapter mit einer Vielzahl an Ansaugöffnungen (320) ausgestattet ist, die zum Ansaugen der zu entfernenden Bauelemente auf deren Oberfläche aufsetzbar sind und – im Inneren des Adapters zwischen jeder der Ansaugöffnungen und der Anschlussöffnung jeweils eine Luftstromverbindung besteht, und wobei einzelne oder alle Luftstromverbindungen oder einzelne oder alle Ansaugöffnungen (320) benutzerseitig verschließbar sind, sodass die von der Ansaugeinrichtung an ihrem Saugstutzen erzeugte Ansaugkraft auf die zu entfernenden Bauelemente (20, 40) gleichzeitig verteilbar ist.