Reflowlöten und thermische Prozesse über die Grenzen hinaus Technik, Umwelt, Innovation - EPP

Reflowlöten und thermische Prozesse über die Grenzen hinaus

Technik, Umwelt, Innovation

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Inmitten einer der wohl reizvollsten Gegenden Deutschlands, umgeben von dichtbewaldeten Hügeln und Weinbergen, dort wo sich der Main und die Tauber vereinen, liegt Wertheim. Und hier befindet sich die SMT Maschinen- und Vertriebs GmbH & Co.KG, deren Philosophie in fortschrittlichen, innovativen Technologien unter Berücksichtigung und Schonung von Ressourcen und Umwelt liegt. Eine Technologietagung mit der Eröffnung eines weiteren Werkes war Anlass, nach Wertheim zu fahren.
Der Geschäftsführer und alleinige Inhaber Günter Ulzhöfer gründete hier im Jahre 1987 sein Unternehmen mit dem Ziel damals und heute, Lötanlagen für den mittleren Bereich zu produzieren und vertreiben, die mit einer patentierten sphärischen Temperaturmessung in der Prozesszone ausgestattet sind. Als Hersteller von energiesparenden und wartungsfreundlichen Reflow-Lötanlagen, bei denen die Wärmeübertragung ausschließlich über ein zwangsgeführtes Konvektionssystem erfolgt, lud das Unternehmen zu einer Technologietagung ein, im Zuge derer gleichzeitig ein weiteres 3. Werk eröffnet werden konnte.
Nach der Begrüßung, Zielsetzung der Tagung und Vorstellung der Referenten durch den Geschäftsführer Hans-Günter Ulzhöfer und Raimund Faber, dem Leiter Vertrieb und Marketing, ging es in die erste Runde der Vorträge. Christian Ulzhöfer startete mit den vergleichenden Analysen in blei- und bleifreien Reflow-Lötprozessen, und stellte das effiziente und bewährte ABS-System des Unternehmens vor. Hierbei handelt es sich um ein Absorptionssystem, das die Prozessgasreinigung revolutioniert. Die Prozessgase werden nicht per Kondensation gereinigt, sondern über ein heißes Granulat geführt, und die Crack-Produkte der Pyrolyse gebunden. Zähflüssige Schlacken, die sich an den Kondensatoren und im Innern der Maschinen ablagern werden verhindert, und damit der Reinigungsaufwand reduziert. Das Granulat erlaubt eine längere Einsatzdauer und kann im gebrauchten Zustand über die Feststoffabfallbeseitigung entsorgt werden. Der Wartungsaufwand sinkt und Maschinenstandzeiten werden verkürzt. Herr Ulzhöfer geht dabei von einem achtmal geringeren Reinigungsaufwand mit ABS-System im Vergleich zu ohne, bei einem 24-Stunden-Schichtbetrieb und einer 7-Tage-Woche, aus. Durch das Fehlen der Kondensatoren erübrigt sich die Wasserführung und der Energieverbrauch wird erneut gesenkt. Ein System, das neben einer sauberen Anlage, ungefährlicher Abluft und einfachster Handhabung eine Lösung des Problems der Abfallentsorgung bietet. Durch Rückführung der Wärme in die Prozesskammer wird wenig Energie benötigt, was summa summarum geringere Kosten bedeutet.
Dr. Werner J. Maiwald war von der BuS Elektronik, Riesa, gekommen, um über die Fertigungsverlagerung: Wird die Qutsourcingwelle an der Großen Mauer gebrochen?, zu referieren. So sollten die Ansprüche und Erwartungen der Kunden auf Qualität, Verlässlichkeit, Flexibilität und Leistungsvermögen mit einer größtmöglichen Deckungsgleichheit angestrebt werden. Dr. Maiwald sprach über die EMS-Anbeiter im globalen Wettbewerb und unterschied zwischen den mittelständischen und großen Unternehmen, um anschließend die Entscheidungskriterien für eine Verlagerung zu diskutieren. Die Schwierigkeiten und Risiken nehmen mit der Entfernung zu, doch gibt es ein weites Spektrum an Anbietern im Osten. Vergleichbare Dienstleister sind mittlerweile relativ teuer und die billigen nicht akzeptabel. Es war zu hören, dass die großen Kunden des EMS-Dienstleisters zwar zum Teil Fabriken oder Partner in Asien haben, aber dennoch die gemachten Aussagen über eine Produktionsverlagerung und den damit verbunden Problemen im Wesentlichen bestätigen. Und es ist zu erwähnen, dass auch die großen Kunden noch zum Kundenkreis des Unternehmen aus Riesa zählen. Es zeichnet sich ab, dass einige Produkte wieder an den Standort Deutschland zurückkehren und bereits wieder hier produziert werden.
Nach einer Mittagspause kamen zwei Vorträge von Stefan Egerer, Continental Automotive Systems. Der erste Vortrag ging der Frage nach, was ist Backend, und wie werden Fertigungsprobleme im Backend-Bereich gelöst? Herr Egerer erläuterte die Prozesse und Produktionssysteme für die Fertigung mechatronischer Baugruppen aus dem Unternehmen, um dann zur Surface Mount Technology zu kommen. Er zeigte eine SMD-Verfahrenskette auf, innerhalb derer die Verbindungstechnik des Reflowlöten der Punkt war. Bei seinen Ausführungen über das Anforderungsprofil des Ofens mit Heißfunktionstest innerhalb des Backend führte er die SMT HTT40 an und zeigte die Vorteile im Prozesshandling. Die Hoch-Temperatur-Temperanlage weist eine perfekte Wärmevorbehandlung für Elektronikkomponenten und Module, sowie ein produktspezifisches Aushärten von Vergussmassen für den anschließenden Hitzefunktionstest, auf. Das System gewährleistet eine perfekte Wärmeübertragung und Energieeffizienz, optimale Prozesssicherheit und überzeugt durch ein modulares Größenkonzept und einem innovativen Spurkonzept. Damit die Lösung im Backend-Bereich und für Continental mit seinen Anforderungen. Er kam zu dem Schluss, dass die Temperaturöfen neben dem Löten noch vielfältige Einsatzfelder bieten und durch die Spurbreiten- und Höhenverstellung eine flexible Gestaltung möglich ist. Doch erst durch das Zusammenspiel mit der nachgelagerten Zelle wird das volle Potenzial des Ofens ersichtlich. Es ging zum nächsten Vortrag über Wicking Up – Kerzendochteffekt, was ist das und wie kann man ihn vermeiden? Zuerst widmete sich Herr Egerer des Phänomens Wicking Up, welches im Reflowprozess durch ein sich schnell erhitztes Pin entsteht. Die Lotpaste schmilzt auf, das Lot benetzt den Pin und zieht an diesem hoch, das sogenannte Wicking Up. Die Folgen sind offene Lötstellen, die erhöhten Nacharbeits- und Inspektionsaufwand erforderlich machen. Vom Ausschuss und den zusätzliche Kosten ganz zu schweigen. Hauptsächlich betroffen sind die J-Lead- und QFP-Bauelemente, während andere Bauelementeformen nur selten ein Wicking Up aufweisen. Nach den Einflussfaktoren kam er zu den Lösungsmöglichkeiten und zeigte die Praxiserfahrung im eigenen Unternehmen am Beispiel des SMT Quattro Peak L, einem durchsatzstarken Vollkonvektions-Reflowlötsystem mit patentiertem Quattro-Peak-Konzept für Hochleistungs- und Serienproduktion, auf. Das Lötsystem wurde im ersten Quartal 2008 im Werk Shanghai installiert, und sollte dort rund um die Uhr an sieben Tagen in der Woche im 30-Sekunden-Takt arbeiten. Große thermische Massen, in diesem Fall Alu-laminierte Leiterplatten, sollten aufgeheizt werden, und das System musste auch bleifrei produzieren können. Dazu wurde eine einfache Wartung, im Hinblick auf den Niedriglohnstandort Shanghai, benötigt. Trotz dieser Anforderungen zeigte sich ein reibungsloser Anlauf der Produktion und Taktzeit, die Verfügbarkeitsanforderungen wurden erfüllt. Unterm Strich gesehen hat das Lötsystem die Anforderungen erfüllt, denn die Qualitätsziele wurden erreicht und die Wartungskomplexität ist beherrschbar.
Mit dem letzten Bericht des Tages von Carsten Beckmann, Domnick Hunter, Willich, ging es in die Welt der Stickstoffgeneratoren. Das Unternehmen beschäftigt sich mit der Entwicklung, Herstellung und dem Vertrieb von hochqualitativen Druckluft- und Druckgasaufbereitungsanlagen sowie Kühlaggregaten für alle Industriebereiche, und eignete sich so als Ansprechpartner für das Thema. Nach Herr Beckmanns Definition von Stickstoff kam er zur Notwendigkeit der Verwendung von Stickstoff im Lötprozess. Durch Verdrängung von Sauerstoff mit Stickstoff wird eine Oxidation behindert, woraus weniger Krätze und Oxide, mit den entsprechenden technologischen Vorteilen, resultieren. Im Reflowprozess gibt es verschiedene Varianten der Stickstoffregelung, und es war über die Mengenregelung, dem Airdoping und einer Stickstofferzeugung mit 500 ppm Sauerstoff und Mengenregelung zu hören. Jetzt ging es zum eigentlichen Thema, der Erzeugung und Versorgung mit Stickstoff. Das Unternehmen stellt seit 1993 ein zuverlässiges System zur Stickstofferzeugung aus Druckluft zur Verfügung, welches unter anderem eine verschleißarme Konstruktion sowie ein kompaktes, platzsparendes Design aufweist, bedienungsfrei im automatischen Betrieb läuft und eine sichere Einhaltung der Reinheit gewährleistet. Die Zuhörer erhielten Informationen über die Funktion und Eigenschaft des Systems, von dem bereits mehrere 1.000 weltweit in Betrieb sind. Mit einer Live-Demo wurde die Thematik vertieft. Der erste Tag fand während einer Brauereibesichtigung in Distelhausen und weiterem angeregten Erfahrungsaustausch seinen Ausklang.
Der nächste Morgen begann nach der Referentenvorstellung durch Hans-Günter Ulzhöfer mit einer Präsentation von Prof. Mathias Nowottnick der Universität Rostock über die Trends in der Aufbau- und Verbindungstechnik. Die treibenden Kräfte für die Entwicklung in diesem Bereich sind die Miniaturisierung von Bauelementen und Strukturen, die System-Integration, neue Materialien und Anwendungen. Das Moore’sche Gesetz hat sich insofern bewahrheitet, als dass sich die Funktionen auf Chips bisher alle zwei Jahre verdoppelten. Die feineren Strukturen wiederum erfordern eine höhere Genauigkeit und die Kombination verschiedener Fügeverfahren wie Löten, Kleben, Schweißen oder Drahtbonden und sollte weiterentwickelt werden, genauso wie die Lotpasten und Klebstoffe mit Funktions- und Reaktionskomponenten. Neue Verbindungstechnologien, darunter andere Leiterplatten- und Aufbautechniken sowie der Einsatz von Mikro- und Nanomaterialien beschleunigen den Prozess zur Weiterentwicklung im Bereich der Aufbau- und Verbindungstechnik.
Der zweite und letzte Vortrag des Tages kam zur Inspektion: „AOI – Produktorientierte Prüfstrategien für elektronische Baugruppen“ mit einer Livedemo von Michael Mügge, Viscom in Hannover. Nach seiner Vorstellung des Unternehmens leitete er zu der, auf den Herstellungsprozess und die Produkteigenschaften angepassten Anwendung von Prüfmethoden zur Sicherstellung von Qualitätsmerkmalen, über, den produktorientierten Prüfstrategien. Er ging auf die verschiedenen Verfahren ein und stellte im Zuge dessen die diversen und im Unternehmen vorhandenen Möglichkeiten und Systeme vor. Fakt ist es, dass durch die Anwendung von produktorientierten Prüfstrategien Fehler dort gefunden werden, wo sie entstehen, Kosten einer eventuellen Nacharbeit vermieden, und Qualitätsmerkmale objektiv dokumentiert werden können. Fehlerursachen werden identifiziert und eliminiert, damit die Produktqualität kontinuierlich steigt. Dies erhöht die Kundenzufriedenheit sowie das eigene Image.
Im Anschluss daran ging es zu Werk 3, das mit einem kleinen Festakt eröffnet wurde. Das Gebäude bietet 805 m² Platz und fungiert als Lagerhalle sowie zur Arbeitsvorbereitung Stahlbau. Die Vorträge fanden im ebenfalls neu hinzugekommenen Gebäude statt, dem Technologiecenter, welches neben Vorführraum auch Büroräume, Produktion und Entwicklung beherbergt, und als Werk 4 gilt. Beide Bauten wurden mit modernster Energie- und Kommunikationstechnik ausgestattet. So konnten sich die Tagungsteilnehmer neben einer Menge Informationen auch persönlich einen Eindruck über das Wachstum des Lötofenherstellers machen. (dj)
EPP 407
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