Startseite » Allgemein »

Modulares Reinigungskonzept

Individuelle und flexible Lösungen in der Elektronikfertigung
Modulares Reinigungskonzept

Es ist kein Geheimnis: Elektronische Produkte werden ständig komplexer und die Anforderungen an den Funktionsumfang steigen permanent. Hauptsorge bereiten hohe Frequenzen und niedrige Signalpegel. Übersprechen zwischen Leiterbahnen führt hier schnell zum Komplettausfall.

Vladimir Sitko, PBT, Roznov (Tschechien)

Um dies zu verhindern wird ein gleich bleibend hoher Oberflächenisolationswiderstand, auch SIR (Surface Insulation Resistance), zur Grundvoraussetzung. Nur die gründliche Reinigung der Baugruppe von allen ionisch aktiven Kontaminationen, auch in No-Clean-Lötprozessen, gewährleistet eine dauerhafte Zuverlässigkeit.
Auch die Strukturen in Schablonen für den Pastendruck werden immer filigraner. Wer Wert auf einen gleichmäßig guten Pastenauftrag legt, um die Produktivität auf hohem Niveau zu halten, kommt um eine professionelle Schablonenreinigung nicht herum.
Die Vielzahl der Prozesse und möglichen Verunreinigungen führt den Anwender zu verschiedensten Reinigungskonzepten, wie Ultraschallbehandlung, Sprühen-in-Luft, Sprühen-im-Medium, Luftsprudeln, Korboszillation etc. Diese haben jedoch alle ihre Grenzen. Die Reinigung, speziell von Kolophonium- und No-Clean-Flussmittel-Rückständen, kann niemals als universelle Standardaufgabe mit vorgegebenen Prozessparametern angesehen werden. Alle Einflussgrößen, wie Flussmittelklasse, Legierung und Prozessparameter, bestimmen letztendlich den minimal erforderlichen Reinigungsaufwand. Allerdings ist die Reinigungsintensität, hinsichtlich der Materialverträglichkeit, nach oben begrenzt und setzt daher klare Limits für die Prozessdauer, den Ultraschallpegel und die Temperatur. Nur ein ausgewogenes Gleichgewicht kann gute Ergebnisse bringen.
Lösung durch modular aufgebaute Reinigungsanlagen
Fast jedes System kann individuelle Unterschiede aufweisen. Es ist deshalb ausgesprochen schwierig, eine solide Maschine mit perfekten Reinigungsergebnissen, möglichst niedrigen Investitions- und Prozesskosten sowie minimaler Umweltbelastung zu bauen. Der Reinigungsanlagen-Hersteller PBT hat diese Anforderungen erkannt und stellt sich dieser Problematik. Alle Reinigungsprozesse werden hierbei mit den dazugehörigen, individuellen Arbeitsschritten und der optimalen Bemessung der Reinigungsbehältnisse in Einklang gebracht.
So können alle genannten Reinigungsmethoden durch aufeinander folgende Prozessschritte vereint werden. Diese Prozesse setzt das Unternehmen mittels einzelner Reinigungsmodule um, deren Kombination entsprechend des geforderten Automatisierungsgrades, der Kapazität und der spezifischen Reinigungsaufgabe zusammengestellt werden. Jedes Modul verfügt über einen eigenen Kreislauf mit den dazugehörigen Befüllvorrichtungen und allen notwendigen Versorgungs- und Steuerungseinheiten. Dieses Konzept erlaubt eine äußerst umweltschonende Aufbereitung von Spülwasser und Reinigungsmedien. Komplette Linien können digital via PC überwacht und gesteuert werden.
Optimale Größe der Prozesskammern
Für eine effiziente Reinigung ist die Größe der Prozesskammer ein wichtiger Parameter. Untersuchungen des Unternehmens belegen eindeutig, dass ein schmales Bad mit Abmessungen von etwa 760 mm x 760 mm die meisten Vorteile bietet:
  • Die Bereiche unterhalb von Bauteilen werden am besten erreicht, da das vertikale Auftreffen des Sprühstrahls am meisten Flüssigkeit in diese Zonen drückt.
  • Der Strahl kann kaum durch Hindernisse beeinträchtigt werden, da beide Seiten des Objekts direkt gegenüber der Sprühebene stehen.
  • In der gleichen Kammer können sowohl Baugruppen, als auch Schablonen und Lötrahmen bearbeitet werden.
  • Mehrere Module nebeneinander angeordnet benötigen nur sehr wenig Platz.
  • Der automatische Transport zwischen den Modulen lässt sich leicht realisieren.
  • An der Oberkante der Module kann durch ein Luftmesser überschüssige Flüssigkeit abgestreift werden.
  • Beim Einsatz von Ultraschall ist durch die dichte Anordnung wenig Energie notwendig („Narrow-Field“-Effekt).
  • Der Luftstrom im Trocknermodul kann optimal geführt werden; nahezu unabhängig vom Grad der Beladung (anders als bei Parallelbeladung mit Baugruppen).
Konfiguration modularer Reinigungssysteme
Durch die Kombination unterschiedlicher Modultypen konzipiert man auf einfache Weise verschiedene Systemkonfigurationen. Normalerweise muss für solche Anforderungen ein individueller Prototyp konstruiert werden – mit all den Kinderkrankheiten, die ein erstes System mit sich bringt. PBT verwendet hier ausgereifte Standardmodule, wodurch ein funktionsoptimiertes und zuverlässiges Gesamtsystem kostengünstig angeboten werden kann. 15 Jahre Erfahrung im Bau von Reinigungsanlagen für die Elektronikfertigung zeigen immer wieder, dass die Kombination verschiedener Behandlungsmethoden die besten Resultate bringt. Beispielsweise deckt Sprühen-in-Luft in Verbindung mit Ultraschall die meisten Applikationen hervorragend ab.
Es ist es sogar möglich, Schablonen und Baugruppen mit einer einzigen Maschine des Unternehmens zu reinigen. Die Ablagerung von Lotkugeln in Vias wird dabei ausgeschlossen durch den Einsatz eines dreistufigen Absetzbeckens (Dekantierer) und der Filtrierung des Reinigungsmediums innerhalb des jeweiligen Moduls. Auch große oder abgeschattete Bauteile, die die Zykluszeit normalerweise drastisch verlängern, stellen Dank des Ultraschallmoduls kein Problem dar.
Die Modularität dieser Anlagen erlaubt individuelle Lösungen: Von Kleinanlagen für die Schablonenreinigung über Präzisionsreinigung für mittlere Fertigungsbetriebe bis hin zu vollautomatischen Linien für große Industriebetriebe. Alle Varianten sind komplett aus Edelstahl gefertigt, robust und wartungsfrei. Sie besitzen alle eine integrierte Abwasser-Aufbereitung und ermöglichen eine Aufzeichnung der Prozessdaten.
Prozess-Automatisierung
Die Ingenieure des Unternehmens haben jeden einzelnen Modultyp so konstruiert, dass alle für die jeweilige Prozedur notwendigen Funktionseinheiten in einer für sich autarken Einheit integriert sind: Kammer, geschlossener Kreislauf mit mechanischen und chemischen Filtern, Mess- und Steuereinheiten sowie Abluftanschluss. Auch eine maschinelle und ergonomische Hubeinheit ist bereits Standard in jedem einzelnen Modul. Der Transfer der Halterahmen zwischen den Modulen wird in drei Automatisierungsstufen unterteilt:
Manueller Transfer
Diese preiswerteste Variante erfordert allerdings eine ständige Bedienung durch den Anwender, und eignet sich daher nur für geringen Durchsatz oder bei niedrigen Personalkosten. Trotz des einfachen Transports ist die Prozesssicherheit durch Programmierung mit Passwortschutz gewährleistet.
Simultaner Transfer
Für kleine und mittlere Fertigungskapazitäten ist diese Variante ideal. Sie erfordert nur wenige Aktionen des Bedieners, bietet aber höhere Prozesssicherheit durch festgelegte Abläufe. Hierbei bestimmt die längste Zykluszeit des entsprechenden Moduls die Durchsatzgeschwindigkeit der kompletten Linie. Den größten Zeitbedarf benötigt normalerweise die Trocknung, weshalb man durchaus ein zweites Trocknermodul in der Linie integrieren kann.
Vollautomatischer Transfer
Dies ist das „Rundum-sorglos“-System. Eine Robotereinheit übernimmt nicht nur einen festgelegten Transfer, sondern ist zudem so ausgereift ist, dass das jeweilige Modul entladen wird, sobald der spezifische Arbeitsschritt beendet ist. Dabei ist wichtig, dass die Zykluszeit nie fix programmiert ist, sondern vom Erreichen der jeweiligen Prozessparameter abhängig ist (Trocknungstemperatur, Leitfähigkeit oder pH-Wert beim Spülen). Hiermit erzielt man für jeden Prozessschritt das beste Resultat, und der automatische, „mitdenkende“ Transfer optimiert den Durchsatz, auch bei verschiedenem Reinigungsgut. So kann der Roboter-Transfer die unterschiedlichsten Aufgaben in einer Linie koordinieren, wie beispielsweise gleichzeitiges Reinigen von Fehldrucken, Schablonen oder Flussmittelrückständen auf Baugruppen. Es können auch kritische Teile behandelt werden, die nur eine limitierte Materialverträglichkeit mit dem Reinigungsmedium aufweisen. Auch die gleichzeitige Behandlung aller bekannten Flussmittelkategorien (z. B. no-clean und wasserlöslich) ist in einem System simultan möglich. Die Programmierung eines solchen Systems wurde äußerst einfach gestaltet, da nur die jeweiligen Parameter des Verfahrens spezifiziert werden. Weitere Koordinaten oder Verfahrwege müssen nicht angegeben werden. Der Anwender erhält auf diese Weise volle Prozesskontrolle und Protokollierbarkeit für den gesamten Reinigungsablauf. Eine Barcode- oder Data-Matrix-Leseeinheit kann jeder einzelnen Baugruppe ein individuelles Verfahren zuordnen und dokumentieren. Auf diese Weise erhält jedes Board seine eigene Parameterhistorie, was eine lückenlose Rückverfolgbarkeit darstellt.
Modulare Systeme sind nach oben offen konzipiert und damit äußerst flexibel. Sollten sich die zu reinigenden Produkte ändern oder eine Kapazitätserhöhung erforderlich sein, kann das System durch Aufrüsten mit einem Zusatzmodul leicht den neuen Anforderungen angepasst werden. Diese Option schützt die Grundinvestition und vereinfacht die Adaption neuer Prozesse.
Fazit
Eine professionelle Reinigung verbessert die Lötergebnisse, reduziert Ausfallraten und steigert die Produktivität.
Der Einsatz modularer Reinigungsanlagen in der Elektronikfertigung verschafft indes zusätzlichen Nutzen. Maßgebend sind exakt und individuell angepasste Lösungen für jede geforderte Anwendung, die Möglichkeit zur Kombination verschiedener Reinigungsverfahren sowie umweltschonende Aspekte. Damit sind flexible, ökonomische und effektive Prozessabläufe gewährleistet, die das Unternehmen in der Elektronikindustrie erfolgreich umsetzt.
EPP 418
Unsere Whitepaper-Empfehlung
INLINE – Der Podcast für Elektronikfertigung

Doris Jetter, Redaktion EPP und Sophie Siegmund Redaktion EPP Europe sprechen einmal monatlich mit namhaften Persönlichkeiten der Elektronikfertigung über aktuelle und spannende Themen, die die Branche umtreiben.

Hören Sie hier die aktuelle Episode:

Aktuelle Ausgabe
Titelbild EPP Elektronik Produktion und Prüftechnik 1
Ausgabe
1.2024
LESEN
ABO
Newsletter

Jetzt unseren Newsletter abonnieren

Webinare & Webcasts

Technisches Wissen aus erster Hand

Whitepaper

Hier finden Sie aktuelle Whitepaper

Videos

Hier finden Sie alle aktuellen Videos


Industrie.de Infoservice
Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de