Oprava (rework) µLED komponent

E-booky zdarma	Školení v oblasti pájení	ESD inspekce

S vývojem nových technologií zobrazování vznikají nové problémy s jejich opravou. Čím sofistikovanější technologie je, tím náročnější systémy na opravu vyžaduje. Opravy LED televizí a monitorů jsou disciplínou, která se sestává z řady velmi náročných procesů. S tím správným zařízením však získáte kvalitní opravářské pracoviště, které zvládne rework i těch nejnáročnějších aplikací.

Jaké jsou výzvy?

• Oprava všech druhů závad: poškozené, špatně umístěné, zkroucené LED nebo chybějící části.
• Kompletní řešení pro všechny kroky procesu.
• Bezpečná manipulace se součástkou: od vyzdvižení až po umístění.
• Manipulace s křehkými součástkami s nízkou hmotností.
• Zamezení elektrostatického náboje.
• Spolehlivá kontrola síly při manipulaci a umisťování, a to během celého procesu opravy.
• Kompenzace tepelné roztažnosti pro splnění požadavků na přesnost umístění.
• Úprava cílových komponent bez ohrožení okolních komponent.
• Reprodukovatelná dávka pájecí pasty nebo přenos pájecí pasty.
• Hledání nástroje, který umožňuje přístup i k hustě osázeným deskám s úzkou roztečí komponent.
• Spolehlivé rozpoznání podtlaku komponenty na nástroji.
• Spolehlivá ochrana vakuových otvorů na nástroji proti jejich ucpání.
• Výměna LED v rozsáhlých polích.
• Různé a těžké podkladové materiály, např. hliník, s vysokou teplotní vodivostí.

Opravářské systémy Martin SMT jsou vhodné pro opravu miniaturních LED, například v podobě LED tripletů (RGB) na moderních zobrazovacích systémech (televizích, monitorech, apod.). Podporovány jsou všechny potřebné pracovní kroky, jako je odstranění defektních LED z panelu, odstranění zbytkové pájky, nanášení čerstvé pájecí pasty, umístění nových LED tripletů a jejich zapájení.

Výzvou je vedle manipulace, přesnosti zobrazení a přesnosti umístění také zapájení drobných komponent bez poškození blízkých LED vlivem vysokého množství tepla. To vyžaduje cílený přístup tepla pomocí rychlého a přesného řízení všech parametrů procesu a bezpečné manipulace s komponenty.

Typické procesní kroky

Opravářská pracoviště pro rework LED nabízí řešení pro provedení celého opravného cyklu, a to na jedné platformě:

1. odpájení
2. odstranění zbytkové pájky
3. aplikace pájecí pasty
4. pájení

Je důležité, aby všechny procesní kroky (teplota a délka procesů) byly individuálně přizpůsobeny komponentám a desce plošných spojů.

Předpisy

Přizpůsobený návrh pájecí hlavy

Konstrukce pájecích hlav závisí na zpracovávaných LED. V ideálním případě je pájecí hlava navržena tak, aby vedla teplo kolem plastového pouzdra tak, aby nedošlo k odbarvení nebo deformaci LED.

Příprava s termočlánky

V ideální případě je vzorová deska s termočlánky připravena pro měření profilů pro opravný proces. U velmi malých LED však není příprava pájeného spoje možná z důvodu malé velikosti. Vzhledem k tomu, že tepelná hmota je zanedbatelně malá, může být pájecí hlava umístěna přímo na termočlánku. V ideálním případě je kulička na špičce termočlánku stlačena, aby se zajistilo lepší připojení tepla.

Série testů poskytne informace o kvalitě a reprodukovatelnosti. Jejich příprava může nedestruktivní nebo destruktivní, což přináší výhody i nevýhody, které je třeba v každém jednotlivém případě zvážit. Při nedestruktivní metodě jsou termočlánky fixovány kaptonovou páskou v místě pájení. V destruktivní metodě se deska nebo komponenta provrtá a termočlánky jsou připevněny SMD lepidlem.

Upnutí desky

V závislosti na velikosti a tvaru desky není vždy možné jednoduše upnout desku pod pružinové upínací čelisti. Někdy jsou vhodné speciální adaptéry pro malé desky, pružné držáky nebo specifické řešení na míru zákazníka.

Individuální pájecí profily

Pro opravný cyklus podle JEDEC/IPC musí být pro jednotlivé procesy vytvořeny reflow profily. Typické teplotní profily pro cyklus výměny jsou:

• odpájecí profil a profil pro odstranění zbytkové pájky
• pájecí profil

Detailní pracovní kroky

Odpájení a odstranění zbytkové pájky

V případě velmi malých světelných LED diod se odpájení a odstranění zbytkové pájky často provádí v jednom procesním kroku. Používá se sací hlava, která detekuje např. všechny tři LED diody RGB pixelu. Pájka se zespodu a shora roztaví teplem a komponenty jsou vysáty spolu s pájkou. Samozřejmě lze tento postup použít pouze tehdy, pokud nejsou součástky určeny k opětovnému použití.

Aplikování pájky

Použití nové pájky před pájením je povinné a lze ji nanést dávkováním nebo použitím metody přenosu jehlou. V případě extrémně malých objemů se ukazuje, že metoda přenosu je zvláště účinná, neboť lze aplikovat malé množství pájky rovnoměrně a přesně.

Dávkování:

• výhody: rychlé, reprodukovatelné, flexibilní
• nevýhody: je možné pouze do průměru bodu do 200 µm

Přenos jehlou:

• výhody: reprodukovatelné, flexibilní, průměr bodu až do 50 µm
• nevýhody: časově náročné

Pájení

Po úspěšné aplikaci pájecí pasty mohou být připojeny nové LED diody. Jednotlivé LED diody jsou zarovnány k podložkám jedna po druhé a umístěny do pájecí pasty. Zarovnání je dosaženo použitím překryvné fotografie.

V případě tzv. tripletů se vyplácí princip umístění jednotlivých LED diod a jejich pájení a roztavení všech tří LED dohromady s druhou pájecí hlavou.

Dále mohou být všechny tři LED diody pixelu připájeny současně pomocí ohřevu topným plynem. Při pájení LED dochází k předehřátí celého modulu pouze v takovém rozsahu, aby nedošlo k roztavení pájecích spár. Pro lokální tavení pájky se požadovaný energetický impuls přivádí horkým plynem.

Inspekce

Po pájení je třeba desku (a zařízení) vyčistit, např. od zbytků pájky. Optická kontrola pájecích spojů pod mikroskopem je rovněž velmi důležitá. Přesné informace lze získat pomocí rentgenového záření či elektrického testování.

Kategorie produktů

Zařízení pro opravu LED diod