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EMS-Anbieter integriert Lötanlagen Vitronics Soltec, Marktheidenfeld

Maßgeschneiderte Lösungen für die Herstellung bleifreier und bleihaltiger Baugruppen
EMS-Anbieter integriert Lötanlagen Vitronics Soltec, Marktheidenfeld

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Elcoteq in Überlingen am Bodensee, ein Standort der finnischen Elcoteq Corporation, sieht sich als technologischer Schrittmacher für die Produktion und das Engineering des Bereichs Kommunikations- und Mikroelektronik und beherbergt außerdem eines der führenden NPI (New Product Introduction) Plants im Elcoteq Netzwerk. Im Zuge der Einführung von bleifreien Baugruppen wurde das dazu nötige Produktionsequipment gesucht.

Die Analyse und Bewertung des Marktes für Lötanlagen seitens Elcoteq hat ergeben, dass Vitronics Soltec nicht nur Lötanlagen zum Verkauf anbietet, sondern auch Technologie und Know-how zur Verfügung stellt, um die zukünftigen Herausforderungen hinsichtlich „bleifreier“ Produktion zu meistern.

Elcoteq Überlingen benötigte bleifrei-prozessfähiges Produktionsequipment und evaluierte zu diesem Zweck die Lötanlagen von Vitronics Soltec „MyReflow.com“ für den SMT-Bereich und „MySelective.com“ für den THT-Bereich.
Innerhalb des weltweit agierenden Konzernes werden in sogenannten Kompetenzgruppen Anforderungen an Maschinen und Anlagen definiert. Die Prozessspezialisten tauschen ihre Erfahrungen in diesen Gruppen aus, definieren Anforderungen an Maschinen und Anlagen und evaluieren diese.
Die von der Kompetenzgruppe „Reflowlöten“ evaluierte Lötanlage wurde in die „Approved Vender List“ aufgenommen. Damit können die Investitionen später auch an andere Produktionsstandorte verlagert werden, ohne dass es zu Bedienproblemen, Problemen mit Serviceeinsätzen, Ersatzteilen u.s.w. kommen kann. Mit Vitronics verbindet das Unternehmen eine langjährige Zusammenarbeit, während derer schon Vorgängermaschinen evaluiert wurden, und insofern eine Basis besteht, die weltweite Gültigkeit hat.
Entscheidung für diese Reflowanlage
Ein wichtiges Kriterium für die Beurteilung einer Reflowlötanlage ist die größte Temperaturdifferenz DT, die zwischen zwei Orten auf der Baugruppe während des Lötens auftritt. Die unternommenen Lötversuche im Rahmen der Evaluierung zeigten schnell, dass das DT im Vergleich zu bisherigen Anlagen deutlich reduziert werden konnte.
Seit der Integration der Reflowlötanlage im Oktober 2004 wurden etliche Versuche mit verschiedenen Produkten gefahren. Im Mittel konnte das DT um ca. 8°C gesenkt werden, ohne die Transportgeschwindigkeit des Reflowofens zu erniedrigen. Je nach Komplexität der Leiterplatte können Temperaturdifferenzen deutlich unter 10°C erreicht werden.
Hinsichtlich des Lotmaterials hat sich Elcoteq für Zinn/Silber/Kupfer-Legierungen entschieden. Die Legierungszusammensetzung legt den Schmelzpunkt des Lotes fest. Die von Elcoteq verwendete Legierung hat einen Schmelzpunkt von ca. 220°C. Für ein gutes Aufschmelzen des Lotes im Reflowofen benötigt man eine Lötstellentemperatur von über 235°C. Einige bleifreie Bauelemente haben eine thermische Widerstandsfähigkeit von max. 245°C: das sogenannte Prozessfenster ist damit festgelegt.
Eine kleines DT ist somit Voraussetzung für fehlerfreies Löten im Bleifrei-Prozess, „MyReflow“ erreicht die geringen Temperaturdifferenzen reproduzierbar. Die Anlage war problemlos zu integrieren, lediglich die Profile mussten umgestellt werden. Damit ist Elcoteq jetzt in der Lage, sowohl bleihaltige Produkte mit einem besseren DT-Wert zu fahren (was zu einer Minimierung der Temperaturbelastung der Baugruppen führt), als auch bleifreie Produkte in Serie herzustellen.
Selektivlötanlage
Die Selektivlötanlage „MySelective.com“ kann mit unterschiedlichen Konfigurationen ausgestattet werden. Am Standort Überlingen besitzt die Selektivlötanlage ein Multiwellenlötbad und ein Selektivwellenlötbad. Mit dem Multiwellenlötbad können Taktzeiten erreicht werden, wie sie für Großserien notwendig sind. Mit der Selektivlötanlage sind Kleinserien und Prototypen schnell verarbeitbar. Diese Flexibilität ist für eine schnelle Einführung von neuen Produkten (NPI) sehr wichtig und war mit ausschlaggebend für den Enscheid der Investition.
Ein höherer Grad an Flexibilität konnte in Überlingen dadurch erreicht werden, dass eine Testeinrichtung in die Lötanlage integriert werden konnte. Mit dem Hub-Tauchlötverfahren, wie sie beim Multiwellenlöten eingesetzt wird, konnte Vitronics Soltec seinen technologischen Vorsprung auf diesem Feld ausbauen. Für mehr als 500 Anwendungen hat Vitronics Soltec „selektive“ Lösungen für seine Kunden gefunden.
Bleifreie Lote auf Zinn/Silber/Kupfer-Basis verhalten sich gegenüber den üblich eingesetzten Tiegelmaterialien sehr aggressiv. Durch Einsatz einer sehr aufwändigen Oberflächenbehandlung, wie sie in der „MySelective“ Verwendung findet, wird Ablegierung und Korrosion unterbunden.
Warum die Selektivlötanlage?
Am Standort Überlingen ergab sich die Situation, dass trotz bleifreier Nachfrage weiterhin bleihaltige Wellenlötung anzubieten ist. Die „MySelective“ kann mit dem Multiwellenbad Großserien bleifrei löten, und mit der Selektwelle Kleinserien ebenfalls mit bleifreiem Lot verarbeiten. Diese Konfiguration der Selektivlötanlage ersetzt momentan eine bleifreie Wellenlötanlage.
Neben der Multiwave-Plattform hat Elcoteq auch manuelle Bestückplätze und eine automatische Zuführung (Bild 4) so dass flexibel bestückt werden kann, d.h. es können mehrere verschiedene Produkte parallel gefahren werden, wozu eine Standardbreite, ein Standardträger, eingerichtet wurde. Die Anlage wird über Barcode gesteuert: die Lötprogramme werden produktspezifisch geladen und entsprechend selektiv gelötet. Die Boards werden automatisch eingeschleust und zur visuellen Kontrolle zurückgeführt. Durch das flexible Robotersystem und die entsprechende Flux- und Vorheizstationen kann ein breites Spektrum von verschiedenen Produkten gefahren werden, ohne mechanische Änderungen an der Anlage zu tätigen.Durch das flexible Anlagenkonzept war es möglich, zusätzlich eine Testeinrichtung in die Anlage zu integrieren, um erste Aussagen über die Qualität bzw. die Produktqualität zu erhalten. Das waren die wesentlichen Entscheidungskriterien für die Anlagen von Vitronics Soltec.
Evaluierungsphase
Die MySelective-Lötanlage wurde bereits im Jahre 2003 im Konzern evaluiert, damals in Finnland. Die Reflowlötanlage wurde parallel zu Überlingen im August, September und Oktober 2004 auch in Mexiko evaluiert. Dadurch konnte mit der Freigabe im Konzern sofort bestellt werden. Trotz einer starken Auslastung bei Vitronics Soltec, die teilweise bis zu 25 Maschinen in der Woche auszuliefern hatten, wurde die Lötanlage sechs Wochen später geliefert. Für Vitronics Soltec ist das Jahr 2004 nach dem bisherigen Rekordhalter 2000 ein Spitzenjahr nach Aussage von Dieter Lang, Leiter Vertrieb in Marktheidenfeld. Er ergänzt: „Es ist tatsächlich so, dass wir gegenüber unserer Vorgängermaschine der Reflowlötanlage im Mittel diese DTs halbieren, also das Prozessfenster verdoppeln. Und dabei war das Vorgängermodell auch schon eine thermisch sehr gute Maschine. Das Highlight dieser Highspeed Leadfree Reflowsoldering Machine ist die Möglichkeit, bleifrei zu löten bei gleich bleibender oder höherer Durchsatzgeschwindigkeit sowie kleineren DTs bei gleichzeitig geringerem Energieverbrauch.“
Werner Stampach, Leiter Technologie & Engineering bei Elcoteq in Überlingen meint: „In diesem Zuge ist es wichtig, dass wir die Möglichkeiten der Lötanlagen unseren Kunden anbieten können, um bestehende Produkte ohne große Designänderungen in bleifrei auszuführen. Es ist sonst oft notwendig, die Produkte einem Redesign zu unterziehen, um sie in bleifreier Technologie produzieren zu können. Damit sind enorme Kosten verbunden, die beim Endkunden auftreten. Es kommt aber auch zu Ressourcenknappheiten, d.h. es gibt gar nicht soviel Designer, die sich dieser ganzen Arbeit annehmen könnten. Umso wichtiger ist, dass wir die Produkte quasi eins zu eins übernehmen können und dann mit modernem Equipment in bleifrei verarbeiten, ohne dass großartige Produktänderungen vorgenommen werden müssen. Auch können wir alle Technologien sowohl als Muster als auch in Serie bleifrei ohne Einschränkung produzieren. Mit dieser Investition haben wir alle Möglichkeiten im Haus, und sind für die Zukunft gerüstet.“ (dj)
SMT, Stand 9-432
EPP 427
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