Ganzheitliche Optimierung von Produktions- und Nacharbeitsprozessen Eine für alles - EPP

Ganzheitliche Optimierung von Produktions- und Nacharbeitsprozessen

Eine für alles

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Aufgrund von zunehmender Prozessoptimierung und Automatisierung in der Elektronikfertigung müsste die Notwendigkeit des Einsatzes eines Handnacharbeitsplatzes eigentlich immer geringer werden. Eine Lötstation zum Nachbestücken spezieller Bauteile sollte doch eigentlich ausreichen. Doch weit gefehlt. Durch die steigende Komplexität von Baugruppen wird ein Sicherstellen von Produktqualität zunehmend schwieriger. Der Bedarf an vielseitig einsetzbaren und dennoch prozesssicheren Handlöteinrichtungen steigt. Ersa reagiert auf Kundenwünsche und hat sich auch diesem Thema angenommen. Auch Nachlötsysteme müssen sich den gestiegenen Anforderungen an Bestückungsdichte, thermischen Bedarf und unterschiedlichste Bauteilarten und -größen anpassen. Nicht zu verachten ist auch der Aufwand beim Vorbereiten der Werkzeuge, damit die notwendigen Nacharbeiten rasch und sicher durchgeführt werden können. Und flexibel muss das Ganze sein, variabel 4 You!

Manfred Wolff, Anwendungstechnik & Vertrieb, Ersa, Wertheim

Ersa, Europas größter Hersteller von Lötsystemen, trägt dieser Anforderung Rechnung. Um die unnötige Ansammlung von verschiedenartigen Löt- und Entlötstationen und die damit unvermeidbar verbundene Gerätedichte auf dem Arbeitsplatz zu vermeiden, stellt das Unternehmen in einem attraktiven Gehäuse nun eine 2-Kanal und eine 4-Kanal Multifunktionsstation mit den Namen i-CON Vario 2 bzw. i-CON Vario 4 vor.
Auf übersichtlichen und klar strukturierten Anzeigen sind die Soll- und Ist- Temperaturen aller angeschlossen Handwerkzeuge ablesbar. Über einen einzigen Drehschalter können alle Bedienfunktionen aufgerufen und im Bedarfsfall geändert werden. Mit einem einzigen Anschlusskabel wird die Station mit dem Stromnetz verbunden. Alle notwendigen Aggregate zum Betreiben der unterschiedlichen Handwerkzeuge sind in der Station integriert. Eine leistungsstarke Pumpe zum Betrieb des neuen Heißgaskolbens i-Tool AIR S sowie eine reaktionsschnelle druckge- steuerte Vakuumpumpe für den Einsatz im Entlötkolben X-Tool wurden vibrationsgedämpft verbaut. Das Betriebsgeräusch ist auch bei ruhiger Umgebung kaum wahrnehmbar. Ein ruhiges Arbeitsumfeld sichert die Konzentration und Leistungsfähigkeit der Mitarbeiter.
Die Lötwerkzeuge
Beim Anschließen werden die i-CON Tools automatisch erkannt. Die zuletzt benutzte Temperatureinstellung des Lötwerkzeuges wird geladen. Da nicht jeder Arbeitsplatz gleich ist, können frei konfigurierbar nach individuellem Bedarf bis zu vier (i-CON Vario 4) Handwerkzeuge angeschlossen und gleichzeitig betrieben werden.
Der Heißluftkolben
Ein Lötwerkzeug ohne konstruktive Herausforderung? – Weit gefehlt! Bevor mit der Konstruktion begonnen wurde, hat das Unternehmen eine sorgfältige Marktanalyse durchgeführt. Das Ergebnis ist weit mehr als nur heiße Luft, was der i-Tool Air S eindrucksvoll widerspiegelt, und das Unternehmen ist stolz auf diese Entwicklung. So legte man großen Wert auf die Auswahl einer geeigneten Pumpe, auf den Aufbau des Heizelements und die Ausführung der Heißgasdüsen. Über einen verschleißfreien Lichttaster wird am Handwerkzeug die Pumpe aktiviert. Das Besondere dabei ist, dass man angenehm und direkt am Griffstück über ein Drehpotentiometer die Luftleistung auf 0,1l/min. exakt und reproduzierbar einstellen kann. Der Wert wird am Display der Station angezeigt. Mit dem sehr kompakten und 200 Watt starken Heizelement lässt sich die von 2,0l/min. bis zu bis zu 20l/ min. lieferbare Luftmenge der Pumpe gleichmäßig erhitzen. Besonderes Augenmerk richtete man darauf, dass auch geringste Luftmengen realisierbar sind, wie Sie zur Nacharbeit kleinster SMDs auf dicht bestückten Baugruppen notwendig sind. Die Pumpe arbeitet dabei immer noch in einem Bereich, bei dem störende Luftimpulse nicht wahrnehmbar sind. Verschiedene Gasdüsen mit den unterschiedlichen Durchmessern von 1,5mm bis 8mm lassen keinen Anwendungsfall offen. Ebenso werden für Arbeiten unter dem Mikroskop abgebogene Versionen angeboten. So können u. a. QFNs, Steckerleisten, Power-SOICs, DPAK mit der großen Düse dank dem leistungsstarken Handwerkzeug bearbeitet werden. Kleine Chipbauelemente, wie 0201 und 0402, können dank sehr feinen Düsen und dem niedrig einstellbaren Luftstrom ohne Beeinträchtigung des Umfeldes bearbeitet werden. Die Düsen werden dabei mit einer Hülse auf dem Heizelement fixiert. Der isolierende Zwischenraum zwischen Heizelement und Düse begünstigt kurze Aufheizzeiten (Betriebsbereitschaft) und reduziert aufgrund der isolierenden Wirkung den Energieverbrauch. Nach dem Einsatz findet das i-Tool Air S seinen Platz in einer temperaturbeständigen Ablage. Ein in das Handstück integrierter Bewegungssensor erkennt dies und schaltet erst die Heizung und wenig später dann auch das Gebläse ab. Handlich, leistungsstark und präzise. Der Heißgaskolben ist ein vielseitiges Handwerkzeug, welches man gerne nutzt.
Die Entlötpinzette
Ein kleines und ergonomisches Werkzeug, um schnell und sicher mittels Kontaktwärme Chipbauteile und kleine mehrpolige Gehäuseformen zu bearbeiten. Jeder der beiden einfach wechselbaren Lötspitzeneinsätze beherbergt ein leistungsstarkes und reaktionsschnelles 40 Watt Heizelement sowie ein Thermoelement. Eine Besonderheit dabei ist, dass die beiden Entlötspitzen unabhängig voneinander geregelt werden. Ein gleichzeitiges Aufschmelzen von Lötstellen, auch auf thermisch unausgewogenen Baugruppen, wird dadurch sichergestellt. Die Reaktionsschnelligkeit und die hohe Leistungsausbeute garantieren ein Arbeiten mit geringen Temperaturen. Diese reduzieren den Lötspitzenverschleiß und senken das Risiko, thermisch empfindliche Bauteile durch zu lange und somit unkontrollierte Lötzeiten zu schädigen. Sehr angenehm in der Handhabung sind auch die beiden Verwendungsarten des Pinzettenmechanismus. Die beiden Lötspitzen in den Pinzettenhälften können, je nach Einstellung, federnd schließen oder gegen den Federdruck öffnen. Bei schwierigen Entlöt- oder Lötarbeiten kann nun der Bediener entscheiden, welche Variante ihm mehr zusagt. Es gibt gerade und abgewinkelte Entlötspitzen in unterschiedlichen Größen. Somit kann dieses Handwerkzeug auch unter dem Mikroskop und bei den beengten Platzverhältnissen auf der Baugruppe eingesetzt werden.
Der Entlötkolben
X-Tool ist ein leistungsstarkes Werkzeug, um THT-Bauteile auszulöten, Lotbrücken zu entfernen oder SMD-Anschlussflächen vom Restlot zu befreien. Das axial aufgebaute Handwerkzeug lässt sich wie ein Schreibgerät angenehm führen. Die beiden insgesamt 120 Watt leistenden Heizelemente sorgen für rasche Durchwärmung auch von hochmassigen Durchkontaktierungen. Die Entlötspitzen können über Aufnahmen in der Ablage in Sekundenschnelle gewechselt werden. Neben der thermischen Leistung ist für ein gutes Entlötergebnis auch die Absaugleistung entscheidend. Hier geht man einen besonderen Weg. Die Vakuumpumpe wird über den im Schlauch anstehenden Unterdruck geregelt. Der Unterdruck liegt bis zum Lotsammelbehälter im Handwerkzeug an, sodass bei Betätigung des Handtasters das Vakuum blitzartig an der Entlötspitze ansteht und nicht erst zeitintensiv in der gesamten Länge des Absaugschlauches aufgebaut werden muss. Das notwendige Entleeren des Lotsammelbehälters geht schnell und einfach über eine seitliche Öffnung im Handstück. Da aufgrund der heute überwiegend eingesetzten SMD-Technik die Bedeutung von Absaugkolben für THT-Anwendungen zunehmend zurückgeht, war ein leistungsstarkes, einfach zu wartendes und in der Funktion zuverlässig arbeitendes Handwerkzeug oberstes Entwicklungsziel.
Der Lötkolben
Wenn ein Handwerkzeug eine besondere Auszeichnung verdient hat, dann ist es der Lötkolben i-Tool. Ein kaum an Effizienz zu überbietendes 150 Watt Heizelement in einem ergonomischen Handstück. Mit diesem Lötkolben ist „alles“ möglich. Feinste Lötarbeiten mit 0,2mm Lötspitzen ebenso wie das Löten an Lötterminals mit bis zu 12mm breiten meißelförmigen Lötspitzen. Bisher brauchte man für diese Arbeiten oft mehrere unterschiedlich große Lötkolben mit unterschiedlichen Lötspitzentypen. Auch eine Besonderheit des Heizelementes ist es, dass es noch „herkömmlich“ sein kann. Wenn eine Lötspitze aufgrund von Verschleiß ausgetauscht werden muss, dann ist dies kein kostenintensives Unterfangen. Es wird nur die Lötspitze getauscht, nicht die komplette Einheit aus Spitze, Heizelement und Thermoelement. Aufgrund der Konstruktion von Heizelement und Lötspitze wird nach dem Einschalten die Betriebstemperatur nach wenigen Sekunden erreicht, wobei die Temperatur für die Regelung sehr nahe am Lötgeschehen erfasst, und der Wärmebedarf jeder einzelnen Lötstelle bedarfsgerecht zur Verfügung gestellt wird. Somit ist dieser Lötkolben sensibel bei thermisch empfindlichen Lötarbeiten und bei Bedarf auch leistungsstark. Zum Nivellieren von BGA-Anschlussflächen bietet das Unternehmen Lötspitzen der Serie Wick-Tip an. Nach dem Auftragen von Flussmittel auf die Lötstellen streicht man mit der bis zu 20mm breiten Lötspitze über die komplette Fläche. Aufgrund der speziellen Form der Lötspitze kann überschüssiges Lot auch bei großen Flächen in Sekundenschnelle aufgenommen werden. Es stellt somit eine bessere Alternative zu den bekannten Verfahren dar, die eine Löt- sauglitze erfordern.
Die Zusatzmodule
Über einen rückseitigen Schnittstellenanschluss an der Multifunktionsstation können die ebenso angebotenen Lötrauchabsaugsysteme EA55i und EA110i Plus angesteuert werden. Sobald ein Handwerkzeug aus der Ablage genommen wird, ist die Absaugung aktiviert. Nach den Lötarbeiten wird nach einer vorher festgelegten Zeit der Standby-Modus aktiviert. So spart man Filterkosten, reduziert den Stromverbrauch und minimiert das Geräuschaufkommen.
Bei massereichen Baugruppen kann zusätzlich eine 800 Watt Vorheizplatte angesteuert werden. Die Baugruppe kann direkt darauf gelegt oder über separate und in der Höhe und Breite einstellbaren Leiterplattenhalter fixiert werden. Zur Wärmeübertragung vertraut man dabei auf Bewährtes, effiziente durchheizstarke mittelwellige Infrarotstrahlung, die ohne zu überhitzen rasch und effizient Wärme überträgt. Unterheizungen sind seit Einführung der bleifreien Lote zu einem erforderlichen Bestandteil des Handarbeitsplatz geworden. Nur damit lassen sich Nacharbeiten an hochmassigen Lötanschlüssen problemlos durchführen.
Prozesssicherheit
Die i-CON Vario Stationen bieten viele Möglichkeiten, Prozesse sicherer zu machen. So können, in Abhängigkeit vom angeschlossenen Handwerkzeug, jeweils feste Temperaturwerte vorgegeben werden, damit der Spruch „heiß gleich schnell“ nicht zu einer negativen Beeinflussung von Produktqualität führt. Um Energiekosten zu minimieren und die Standzeit von Löt- und Entlötspitzen zu erhöhen, können Settings für Standby-Zeiten und -Temperaturen, sowie „Shut-Down“-Zeiten vorgegeben werden. All diese Einstellparameter sind direkt am System oder von außen über eine Schnittstelle bzw. Memorycard übermittelbar. Nach Kundenwunsch können über einen USB-Anschluss Informationen über den Nutzungsgrad der Handwerkzeuge, Heizverhalten, benutzte Settings usw. ausgegeben und somit dokumentiert, überwacht oder geändert werden.
Ersa ist im Bereich Weichlöten weltweit einer der größten Hersteller und verfügt über ein umfassendes Leistungsspektrum. Die Ingenieure haben wieder einen Meilenstein gesetzt, um Produktions- und Nacharbeitsprozesse zu optimieren. So bietet man mit seinen neuen i-CON Varios Systeme an, die die Voraussetzungen für eine erfolgreiche Nachbestückung und Nacharbeit auf modernen Baugruppen mehr als erfüllen. Beide Multifunktionsstationen können mit Handwerkzeugen, die präzise, vielseitig und leicht zu bedienen sind, nach Wahl frei konfiguriert werden. Die Stationen entsprechen hohen Anforderungen, wie Energieverbrauchs- und Geräuschreduzierung, und sie bieten Prozesssicherheit sowie das Erfassen und Auswerten von Nutzungskennlinien. Das Kosten-Nutzenverhältnis ist unternehmenstypisch wieder ausgezeichnet.
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