Um den hohen Anforderungen an Geräte die für die Raumfahrtanwendungen vorgesehen sind, hinsichtlich Vibration und Thermodynamik gerecht zu werden, müssen das Design der Leiterplatten, die oberflächenmontierbaren CCGA Bauteile, das Material und die Fertigungstechnologie der Leiterplatte und die Löttechnologien auf einander abgestimmt werden. Dies ist eine zwingende Voraussetzung für die Qualität und Zuverlässigkeit der Lötverbindung über den langen Einsatzzeitraum unter den Bedingungen der Raumfahrt. Im Rahmen dieses FE-Vorhaben sollten diese Voraussetzungen näher untersucht und anschließend die gewählten Lösungen durch eine Prozessqualifikation bestätigt werden. Das Vorhaben wurde in 2 Phasen aufgeteilt. In der ersten Phase sollte die Realisierbarkeit, die zur Verfügung stehenden Löttechnologien, die unterschiedlichen Materialen für die Leiterplatte und die Inspektionsmethoden zur Bewertung der Fertigungstechnologie untersucht und bewertet werden. Zusätzlich sollten die möglichen Reparaturtechnologien untersucht und hinsichtlich der Verwendbarkeit in einem Fertigungsprozess für Geräte der Raumfahrt bewertet werden. In der zweiten Phase sollte auf der Basis der in der ersten Phase gewonnen Erkenntnisse eine Qualifikation und Freigabe der Löttechnologie auf Basis der ECSS-Q-70-38A durchgeführt werden. Aus den derzeitig zur Verfügung stehenden hochpoligen oberflächenmontierbaren Bauteilen wurden folgende 3 Typen für die Untersuchungen ausgewählt. Multilayer Column Grid Array (MCGA) MCGA349 Daisy Chain mit MCGA Gehäuse mit 349 Pins (AT697 LEON V8 Prozessor) - 90/10 (PbSn) Columns ATMEL Nantes, Ceramic Column Grid Array (CCGA) CG624 Daisy Chain BAE mit CCGA Gehäuse mit 624 Pins (FPGA RTAX1000/2000) - 90/10 (PbSn) Columns ACTEL Corp; BAE Systems (column attachment), Ceramic Column Grid Array (CCGA) CG624 Daisy Chain SIX mit CCGA Gehäuse mit 624 Pins (FPGA RTAX1000/2000) - 80/20 (PbSn) Columns, mit Kupferspirale ACTEL Corp; Six Sigma (column attachment). Der AT697 LEON V8 Prozessor im MCGA 349 Gehäuse des Herstellers Atmel (Frankreich) und die RTAX FPGA Familie des Herstellers Actel (USA) sind als Space qualifizierte Bauteile verfügbar. Nach der Analyse des zur Verfügung stehenden Basismaterials für Leiterplatten wurden folgende Materialien für hochzuverlässige Leiterplatten für Raumfahrtanwendungen für die Untersuchung und die technologischen Versuche ausgewählt: THERMOUNT Polyimide 85NT Substrate-Material Arlon, Polyimide Flex Substrate-Material Arlon, Polyimide 85N Rigid Substrate-Material Arlon, FR4 GFG Substrate-Material Isola, CIC 150 MIkrometer Kern-Material, Stablcor ST10 Kern-Material. Der für diese Untersuchung wichtigste technische Parameter, der Ausdehnungskoeffizient (CTE) der ausgewählten Materialien ist aufgelistet. Für den Lotpastendruck wurde eine qualifizierte Methode unter Verwendung von Edelstahlmasken mit Auftragen des Lotes per Hand (Handrakel) gewählt. Die Masken zum Lotpastendruck wurden auf Basis der CAD Daten der Leiterplatten und den Empfehlungen der Bauteilhersteller zur Lotpastenmenge hergestellt. Es wurde eine Maskendicke von 0,2mm gewählt. Das exakte Ausrichten der Lotpastenmaske zur Leiterplatte erfolgte beim Lotpastendruck mittels Passbohrungen. Die Inspektion des Lotpastendruckes mit Hilfe eines Inspektionsmikroskop hat sich als zwingend notwendig herausgestellt. Nach Prüfung der zur Verfügung stehenden Löttechnologien wurde entschieden, dass in diesem Projekt für das Löten der CCGA- und MCGA-Bauteile das Dampfphasenlöten zum Einsatz kommt. Im Rahmen der technologischen Versuche wurden verschiedene Reparaturtechnologien untersucht. Im Rahmen dieses Programms kam die Martin Auto-Vision-Expert-09.5 als Reparaturstation zum Einsatz. Eine direkte, 100%ige visuelle Inspektion aller Lötstellen, wie in ECSS-Q-70-08 gefordert, ist nicht möglich. Die visuelle Inspektion von der Seite, zum Beispiel mit einem ERSA-Scope, ist machbar.


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    Title :

    Qualifizierung des CCGA-Lötprozesses für Raumfahrtanwendung. Abschlussbericht


    Contributors:
    Keil, T. (author)


    Publication date :

    2010


    Size :

    41 Seiten, Bilder, Tabellen


    Type of media :

    Theses


    Type of material :

    Print


    Language :

    German