Im Vakuum löten

Pink Vakuumtechnik, Wertheim

Das Arbeiten im Vakuum und der quasi kontinuierliche Lötvorgang schaffen bessere, lunkerfreie Lötergebnisse und kürzere Taktzeiten als bisher. Dieses Verfahren ist darüber hinaus energiesparend und eignet sich für nahezu alle lötbaren Werkstoffe und Bauteilformen. Das System wurde als In-Line-Anlage konstruiert und kann im Drei-Schicht-Betrieb rund um die Uhr eingesetzt werden. Es ist somit auf die besonderen Anforderungen der Serienproduktion, ausgelegt. Die Anlage wird durch eine SPS gesteuert. Dabei werden die für den Prozess relevanten Daten erfasst und dokumentiert. Mit Hilfe eines Touch-Screen-Panels lassen sich die spezifischen Parameter des Verfahrens vom Bediener abändern. Das Beschicken der Anlage mit den zu verlötenden erfolgt wahlweise manuell oder durch ein entsprechendes Handling-System. Dabei werden die Substrate in Transportrahmen eingelegt, die dann von dem anlageninternen Transfersystem befördert werden. Die jeweilige Prozesszeit ist im wesentlichen von dem Gewicht der Chargen und von den Abmessungen der Bauteile abhängig. Sie liegt jedoch deutlich unter den Zeiten, die vom konventionellen Batch-Verfahren bekannt sind.

Das System besteht in der Basisversion aus drei hintereinander liegenden Kammern, die voneinander und nach außen durch vakuumdichte Schieber getrennt sind. Die in den Kammern stattfindenden Prozessschritte Einschleusen, Löten und Abkühlen/Ausschleusen sind dabei jeweils unabhängige Teilschritte des Verfahrens. Sobald ein neuer Transportrahmen in die Schleusenkammer des Eingangsbereichs eingefahren und der Schieber geschlossen wird, wird die Kammer evakuiert und anschließend mit einem Inertgas geflutet und gespült. Dadurch werden die Bauteile vorgereinigt. Optional besteht dabei die Möglichkeit zum Vorheizen der Lötcharge. In der zweiten Kammer, werden vor dem Aufheizen auf die Löttemperatur ebenfalls die Evakuier- und Flutzyklen durchgeführt. Damit wird eine definierte und reproduzierbare Prozessatmosphäre gewährleistet. Sobald diese erreicht ist, fährt eine konstant beheizte Wärmeplatte von unten gegen die Lötchargen, die sich im Transportrahmen befinden. Dabei kann die Oberflächentemperatur bis zu 450 °C betragen. Danach beginnt der Lötvorgang. Durch die kontinuierlich und konstant temperierte Heizplatte entfallen die sonst üblichen Aufheiz- und Abkühlphasen der Wärmequelle, womit man Prozesszeit gewinnt. Dabei wird die Bauteiltemperatur direkt erfasst. Die gemessenen Daten dienen zum Regeln des Lötprozesses, wobei der Aufheizvorgang über den Abstand der Wärmeplatte zum Bauteil geregelt wird. Ist die Temperatur des Bauteils zu hoch, wird die Distanz vergrößert; ist die Temperatur zu niedrig, wird der Abstand der Wärmeplatte zum Bauteil verringert. Auch während des Aufheizens werden diverse Evakuierungs-Zyklen und Spülvorgänge mit Schutz- beziehungsweise Formiergas durchgeführt. Die aktuellen Prozessparameter werden babei von der Steuerung erfasst. Der Bediener kann den Prozessablauf jederzeit verändern. Die Steuerung ist so programmiert, dass die Vadu-300 auch nach Rezept löten kann, das heißt, dass sich Bauteile und teilespezifische Lötparameter per Software definieren lassen und anhand der abgespeicherten Prozessdaten jederzeit wieder aufgerufen werden können.

Ein weiteres Feature ist die Steuerung, die sogar einen chaotischen Betrieb erlaubt. Das bedeutet, dass die Anlage auch willkürlich bereitgestellte Bauteile verarbeitet und die Abmessungen der Bauteile und Werkstoffe nahezu keine Rolle spielen. Ein Barcode auf dem Transportrahmen identifiziert die Bauteile und stellt die individuellen Prozesswerte bereit. Sobald das Löten beendet ist, wird die Lötcharge zum Abkühlen automatisch in die dritte Prozesskammer gefahren. Zum raschen und gezielten Kühlen dockt hier eine temperierte Kühlplatte von unten an. Dabei wird die Kontaktkühlung durch ein Gebläse, das die Inertgas-Atmosphäre intensiv umwälzt, unterstützt. Für spezielle Wärmebehandlungen bietet der Hersteller eine optionale vierte Kammer an. Die Entnahme der Bauteile aus dem Transportrahmen geschieht wie beim Beschicken der Anlage manuell oder mit Hilfe eines Handlingsystems.

EPP 188