DE19716392A1

DE19716392A1 - Device for the selective processing of individual components of an electronic printed circuit board

Info

Publication number: DE19716392A1
Application number: DE19716392A
Authority: DE
Inventors: Hans-Werner Lueckehe
Original assignee: Wincor Nixdorf International GmbH
Current assignee: Wincor Nixdorf International GmbH
Priority date: 1997-04-18
Filing date: 1997-04-18
Publication date: 1998-10-22
Also published as: WO1998048606A1; EP0976312A1

Abstract

The invention relates to a device for selectively processing on individual components of a flat electronic sub-assembly in predetermined ambient conditions. This device comprises a receptacle for lodging the sub-assembly module, the cover surface (18) of which has an opening (44) for inserting a working tool. The opening (44) is formed excentrically in a disc (52) which is rotationally mounted in the covering surface (18).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum selektiven Bearbeiten einzelner Bauteile einer elektronischen Flach baugruppe unter vorgegebenen Umgebungsbedingungen.The invention relates to a device for selective Editing individual components of an electronic flat assembly under specified environmental conditions.

Fallen in einer komplexen elektronischen Baugruppe ein zelne Bauteile aus, so müssen diese ersetzt werden. Hier zu ist es notwendig, das defekte Bauteil auszulöten und ein neues Bauteil wieder einzulöten. Dabei müssen be stimmte Voraussetzungen erfüllt werden, um sicherzustel len, daß die übrigen Bauteile der Baugruppe bei diesem Prozeß nicht Schaden nehmen. Hierzu kann es beispielswei se erforderlich sein, die gesamte Baugruppe auf eine be stimmte Temperatur vorzuwärmen, die während des Bearbei tungsschrittes aufrechterhalten werden muß. Oder es ist denkbar, daß ein solcher Bearbeitungsschritt in einer Schutzgasatmosphäre stattfinden muß.Incident in a complex electronic assembly individual components, they must be replaced. Here it is necessary to unsolder the defective component and solder a new component again. It must be certain conditions are met to ensure len that the other components of the assembly at this Process will not be harmed. For this it can, for example se may need to be the entire assembly on one agreed to preheat temperature during machining tion step must be maintained. Or it is conceivable that such a processing step in one Protective gas atmosphere must take place.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich tung der eingangs genannten Art anzugeben, die es ermög licht, die vorgegebenen Umgebungsbedingungen für die Bau gruppe mit geringem Aufwand herzustellen und während des Bearbeitungsvorganges zu halten, und dennoch einen Zu griff zu dem zu bearbeitenden Bauteil zu ermöglichen.The invention has for its object a Vorrich indication of the type mentioned at the beginning, which makes it possible light, the specified environmental conditions for construction Create group with little effort and during the To keep machining process, and still a Zu reached to allow the component to be machined.

Zur Lösung dieser Aufgabe umfaßt eine Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß einen zur Aufnahme der Baugruppe bestimmten Behälter, in dessen Deckfläche eine Öffnung zum Einführen eines Bearbeitungswerkzeuges vorgesehen ist, wobei die Öffnung exzentrisch in einer Scheibe ausgebildet ist, die drehbar in der Deckfläche gelagert ist.To achieve this object, a device comprises type mentioned according to the invention one for inclusion the assembly of certain containers, in the top surface an opening for inserting a machining tool is provided, the opening being eccentric in a Disc is formed, which is rotatable in the top surface is stored.

In dem Behälter können die gewünschten Umgebungsbedingun gen für die Baugruppe und für den Bearbeitungsvorgang ge schaffen werden. Durch die Öffnung in der Deckfläche ist es möglich, das Bearbeitungswerkzeug in den Aufnahmeraum des Behälters einzuführen, wobei mittels der Scheibe die Öffnung in einem gewissen Bereich oberhalb der Baugruppe verstellt werden kann, so daß sie jeweils über dem zu be arbeitenden Bauteil liegt. Dadurch kann vermieden werden, daß für jedes zu bearbeitende Bauteil ein eigener Deckel vorgesehen sein muß, in dem die Öffnung an der geeigneten Stelle angeordnet ist.The desired environmental conditions can be found in the container conditions for the assembly and for the machining process will create. Through the opening in the top surface is it is possible to put the editing tool in the recording room to introduce the container, the Opening in a certain area above the assembly can be adjusted so that they are each above the be working component. This can avoid that a separate cover for each component to be machined must be provided in which the opening at the appropriate Place is arranged.

Vorzugsweise ist die Scheibe exzentrisch in einer zweiten Scheibe gelagert, die ihrerseits drehbar in der Deckflä che gelagert ist. Damit kann die Öffnung nicht nur wie bei der vorstehend genannten Lösung in einem Kreis son dern praktisch lückenlos über die gesamte Fläche inner halb des Umfanges der zweiten Scheibe verstellt werden.The disk is preferably eccentric in a second Disc mounted, which in turn rotates in the deck che is stored. So the opening can not only be like in the above solution in a circle son but practically without gaps across the entire surface can be adjusted half the circumference of the second disc.

Um das Bearbeiten der Flachbaugruppe zu erleichtern, ist die Deckfläche vorzugsweise transparent ausgebildet.To make it easier to edit the PCB, is the top surface is preferably made transparent.

Um das Einlegen und Herausnehmen der Flachbaugruppe in dem bzw. aus dem Behälter zu erleichtern, umfaßt bei ei ner bevorzugten Ausführungsform der Behälter ein kasten förmiges Unterteil, das durch einen die Deckfläche bil denden Deckel verschließbar ist.To insert and remove the printed circuit board in to facilitate the or from the container includes at egg ner preferred embodiment of the container a box shaped lower part, which is covered by a bil the lid can be closed.

Um die zu bearbeitende Baugruppe beispielsweise auf eine bestimmte Temperatur vorwärmen zu können, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Behälter als Heizzelle ausgebildet, wobei das Bearbeitungswerkzeug eine Heiz luftdüse zum Ein- und Auslöten eines ausgewählten Bautei les der Baugruppe ist. Es sind aber auch andere Bearbei tungsvorgänge denkbar, bei denen die erfindungsgemäße verstellbare Anordnung einer Durchtrittsöffnung für ein Bearbeitungswerkzeug in der Deckfläche mit Vorteil einge setzt werden kann.To change the assembly to be processed, for example, to a To be able to preheat a certain temperature is one preferred embodiment of the container as a heating cell formed, the machining tool a heating Air nozzle for soldering and desoldering a selected component les of the assembly. But there are also other jobs tion processes conceivable in which the invention adjustable arrangement of a passage opening for a Machining tool turned into the top surface with advantage can be set.

Die folgende Beschreibung erläutert in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung anhand eines Aus führungsbeispieles. Es zeigen:The following description explains in connection with the accompanying drawings, the invention based on an off leadership example. Show it:

Fig. 1 einen teilweise schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ein- und Auslöten von einzelnen Bauteilen in eine bzw. aus einer Flachbaugruppe, und Fig. 1 is a partially schematic cross section through an inventive device for soldering and unsoldering of individual components in and out of a printed circuit board assembly, and

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine spezielle Ausführungs form eines bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 verwendbaren Deckels. Fig. 2 is a plan view of a special embodiment form of a lid used in the device of FIG. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung umfaßt eine all gemein mit 10 bezeichnete Heizzelle. Die Heizzelle be steht aus einem kastenförmigen oben offenen Unterteil 12 mit einem Boden 14 und Seitenwänden 16, sowie einem das Unterteil 12 verschließenden Deckel 18.The device shown in Fig. 1 comprises a generally designated 10 heating cell. The heating cell be consists of a box-shaped open lower part 12 with a bottom 14 and side walls 16 , and a cover 18 closing the lower part 12th

Das Unterteil 12 und der Deckel 18 begrenzen einen Auf nahmeraum 20 für einen allgemein mit 22 bezeichnete Flachbaugruppe. Diese umfaßt eine Leiterplatte 24, auf der eine Mehrzahl von Bauteilen 26, insbesondere BGA (Ball Grid Array)-Bauteile in SMD-Technik aufgelötet sind. Die Leiterplatte 24 ruht auf Stützen 28, die ihrer seits auf den Boden 14 des Unterteils 12 aufgesetzt oder an diesem befestigt sind. Dabei besteht zweckmäßigerweise die Möglichkeit, die Stützen 28 zu versetzen, um unter schiedliche Flachbaugruppen 22 auflegen zu können.The lower part 12 and the lid 18 limit a receiving space 20 for a generally designated 22 assembly. This comprises a printed circuit board 24 on which a plurality of components 26 , in particular BGA (ball grid array) components using SMD technology, are soldered. The circuit board 24 rests on supports 28 which are in turn placed on the bottom 14 of the lower part 12 or fastened to the latter. In this case, there is expediently the possibility of displacing the supports 28 in order to be able to hang up under different flat assemblies 22 .

Das Unterteil 12 ist doppelwandig ausgeführt mit einer äußeren Schale 30 und einer inneren Schale 32, die einen Luftzirkulationsraum 34 zwischen sich einschließen. Im Bodenbereich der Innenschale 32 sind Lufteintrittsöffnun gen 36 ausgebildet. Im Seitenwandbereich der Innenschale 32 sind Luftaustrittsöffnungen 38 vorgesehen. Mit Hilfe zweier oder mehrere Gebläse 40 kann Luft aus dem Aufnah meraum 20 in den Luftzirkulationsraum 34 angesaugt und über die Lufteintrittsöffnungen 36 im Boden 14 des Unter teils in den Aufnahmeraum 20 zurückgefördert werden. Da bei tritt die Luft durch ein unterhalb des Bodenteils der Innenschale 32 angeordnetes elektrisches Heizelement 42. In dieser Heizzelle kann also die Flachbaugruppe 22 durch das Umwälzen und Erwärmen der Luft auf eine vorgegebene Temperatur vorgewärmt werden.The lower part 12 is double-walled with an outer shell 30 and an inner shell 32 , which enclose an air circulation space 34 between them. In the bottom region of the inner shell 32 , air inlet openings 36 are formed. Air outlet openings 38 are provided in the side wall region of the inner shell 32 . With the help of two or more fan 40 can air sucked meraum 20 in the air circulation space 34 and are conveyed back into the receiving space 20 the bottom part via the air inlet openings 36 in the bottom 14 of Recordin. Since the air passes through an electric heating element 42 arranged below the bottom part of the inner shell 32 . In this heating cell that is the printed circuit board assembly may be preheated 22 through the circulating and heating the air to a predetermined temperature.

Im Deckel 18 ist eine Öffnung 44 ausgebildet, durch die eine Heißluftdüse 46 gesteckt werden kann, die auf die Leiterplatte 24 so aufgesetzt wird, daß sie ein einzulö tendes oder auszulötendes Bauteil 26 vollständig umgibt. Damit gelangt der die Löttemperatur erzeugende Heißluft strom nur an das einzulötende oder auszulötende Bauteil 26, während die anderen Bauteile der Flachbaugruppe 22 gegenüber dem Heißluftstrom abgeschirmt werden.In the cover 18 , an opening 44 is formed through which a hot air nozzle 46 can be inserted, which is placed on the circuit board 24 so that it completely surrounds a component 26 to be soldered or to be soldered. Thus, the hot air stream generating the soldering temperature only reaches the component 26 to be soldered or desoldered, while the other components of the printed circuit board 22 are shielded from the hot air stream.

Mit der soweit beschriebenen Vorrichtung erfolgt das Ein- und Auslöten einzelner BGA-Bauteile 26 in der folgenden Weise:
Nach dem Positionieren der Baugruppe 22 in dem Aufnahme raum 20 der Heizzelle 10 und dem Verschließen derselben mittels des Deckels 18 wird die Baugruppe 22 zunächst in nerhalb einer halben Stunde bis einer Stunde auf ca. 90°C erwärmt. Damit erreicht man, daß die gesamte Flachbau gruppe auf ein fast identisches Temperaturniveau aufge heizt wird. Abschattungseffekte und eine unterschiedliche Masseverteilung auf der Leiterplatte 24 spielen dabei keine wesentliche Rolle mehr. Anschließend wird das zu reparierende oder zu ersetzende Bauteil in ca. 45 Sekun den ausgelötet. Nun läßt man die Baugruppe über einen Zeitraum von ca. zwei Stunden auf Raumtemperatur abküh len. Die Abkühlphase kann dabei ebenso wie die Heizphase über eine geeignete Steuerung der Gebläse 40 und des Heiz elementes 42 geregelt werden. With the device described so far, individual BGA components 26 are soldered in and out in the following manner:
After positioning the assembly 22 in the receiving space 20 of the heating cell 10 and closing the same by means of the cover 18 , the assembly 22 is first heated to about 90 ° C. in half an hour to an hour. This ensures that the entire low-rise building group is heated to an almost identical temperature level. Shading effects and a different mass distribution on the printed circuit board 24 no longer play an important role. The component to be repaired or replaced is then unsoldered in about 45 seconds. Now the module is allowed to cool to room temperature over a period of about two hours. The cooling phase, like the heating phase, can be regulated by a suitable control of the blower 40 and the heating element 42 .

Nach dem Abnehmen des Deckels 18 kann man nun den Platz für das zu ersetzende BGA-Bauteil 26 säubern und neues Lot auftragen. Danach wird das Bauteil plaziert und der Deckel 18 wieder aufgesetzt. Anschließend wird die Bau gruppe 22 wieder ca. eine halbe Stunde bis eine Stunde auf die gewünschte Vorwärmtemperatur von ca. 90°C aufge wärmt. Das Bauteil wird eingelötet und die Baugruppe 22 danach wieder über einen Zeitraum von ca. zwei Stunden abgekühlt.After the cover 18 has been removed, the space for the BGA component 26 to be replaced can be cleaned and new solder applied. The component is then placed and the cover 18 is replaced. Then the construction group 22 is warmed up again for about half an hour to an hour to the desired preheating temperature of about 90 ° C. The component is soldered in and the assembly 22 is then cooled again over a period of approximately two hours.

Durch dieses Verfahren werden lokale Überhitzungen der Leiterplatte 22 vermieden, die sonst zu Verformungen der Leiterplatte führen können.This method prevents local overheating of the printed circuit board 22 , which can otherwise lead to deformation of the printed circuit board.

Da die vorstehend beschriebene Vorrichtung vorwiegend für Reparaturarbeiten bestimmt ist, muß der Deckel 18 so aus gebildet sein, daß die Lötdüse 46 über jedes der nach diesem Verfahren ein- oder auslötbaren Bauteile gesetzt werden kann. Dies würde voraussetzen, daß man entspre chend viele unterschiedliche Deckel zur Verfügung hat, bei denen die Öffnung 44 jeweils an der richtigen Stelle vorgesehen ist, um die Lötdüse 46 korrekt positionieren zu können.Since the device described above is primarily intended for repair work, the cover 18 must be formed in such a way that the soldering nozzle 46 can be placed over each of the components which can be soldered in or out by this method. This would presuppose that accordingly many different lids are available, in which the opening 44 is provided in the right place in order to be able to position the soldering nozzle 46 correctly.

Der damit verbundene Aufwand wird durch einen Deckel ver mieden, wie er in Fig. 2 dargestellt ist. Der dort dar gestellte Deckel 18 umfaßt einen Rahmen 48 und eine von diesem umgebene Platte 50. Die Öffnung 44 zum Durchstec ken der Lötdüse 46 ist in einer ersten Kreisscheibe 52 exzentrisch ausgebildet. Die Kreisscheibe 52 ist in einer zweiten größeren Kreisscheibe 54 ebenfalls exzentrisch drehbar gelagert. Die Lagerung erfolgt mit einem Stufen flansch 56 am Umfang der Kreisscheibe 52 und Haltelaschen 58, welche die Kreisscheibe 52 in der entsprechenden Öff nung der Kreisscheibe 54 festhalten. The effort involved is avoided by a cover, as shown in Fig. 2. The cover 18 shown there comprises a frame 48 and a plate 50 surrounded by this. The opening 44 for pushing through the soldering nozzle 46 is formed eccentrically in a first circular disk 52 . The circular disk 52 is also rotatably mounted eccentrically in a second larger circular disk 54 . The storage takes place with a stepped flange 56 on the circumference of the circular disk 52 and retaining tabs 58 , which hold the circular disk 52 in the corresponding opening of the circular disk 54 .

Die zweite Kreisscheibe 54 ist in derselben Weise mit Hilfe eines Stufenflansches 60 und Haltelaschen 62 in ei ner Öffnung in der Platte 50 drehbar gelagert. Durch Ver drehen der Kreisscheiben 52 und 54 kann die Öffnung 44 an jede beliebige Stelle innerhalb des Umfanges der zweiten Kreisscheibe 54 gesetzt werden. Damit wird in der Regel ein einziger Deckel genügen, um sämtliche Bauteile einer Baugruppe bearbeiten zu können. Jedenfalls ist es nicht erforderlich, für jedes Bauteil einen eigenen Deckel vor zusehen. The second circular disk 54 is rotatably supported in the same manner with the aid of a stepped flange 60 and retaining tabs 62 in an opening in the plate 50 . By rotating the disks 52 and 54 , the opening 44 can be placed anywhere within the circumference of the second disk 54 . As a rule, a single cover is sufficient to process all components of an assembly. In any case, it is not necessary to provide a separate cover for each component.

Reference list

1010th

Heizzelle
Heating cell

1212th

Unterteil
Lower part

1414

Boden
ground

1616

Seitenwand
Side wall

1818th

Deckel
cover

2020th

Aufnahmeraum
Recording room

2222

Baugruppe
Assembly

2424th

Leiterplatte
Circuit board

2626

Bauteil
Component

2828

Stütze
support

3030th

Außenschale
Outer shell

3232

Innenschale
Inner shell

3434

Luftzirkulationsraum
Air circulation space

3636

Eintrittsöffnungen
Entry openings

3838

Austrittsöffnungen
Outlet openings

4040

Gebläse
fan

4242

Heizelement
Heating element

4444

Öffnung
opening

4646

Düse
jet

4848

Rahmen
frame

5050

Platte
plate

5252

Scheibe
disc

5454

Scheibe
disc

5656

Stufenflansch
Stepped flange

5858

Lasche
Tab

6060

Stufenflansch
Stepped flange

6262

Lasche
Tab

Claims

1. Device for the selective processing of individual construction parts ( 26 ) of an electronic printed circuit board ( 22 ) under predetermined environmental conditions, characterized by a receptacle for receiving the assembly ( 22 ) certain container ( 10 ), in the top surface ( 18 ) of which an opening ( 44 ) is provided for introducing a machining tool ( 46 ), the opening ( 44 ) being eccentrically formed in a disk ( 52 ) which is rotatably mounted in the cover surface ( 18 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the disc ( 52 ) is mounted eccentrically in a second disc ( 54 ) which in turn is rotatably mounted in the top surface ( 18 ).

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the top surface ( 18 ) is transparent.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the container ( 10 ) has a ka-shaped lower part ( 12 ) which can be closed by a cover ( 18 ) forming the cover surface.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the container ( 10 ) is ausgebil det as a heating cell for preheating the printed circuit board ( 22 ) and that the machining tool has a heating air nozzle ( 46 ) for soldering in / out selected component ( 26 ) of the assembly ( 22 ).