Löten mit doppeltem Boden Multi components, Schwabach

Unter der Leitung des Firmengründers Heinrich Peiker spezialisierte sich das Unternehmen zu Beginn auf die Entwicklung und Fertigung von HiFi-Mikrofonen und Kommunikationslösungen für den öffentlichen Personennahverkehr (ÖPNV), die Konferenztechnik und auf den professionellen Mobilfunk. Produkte, die heute über die Unternehmenstochter PEI TEL vertrieben werden. Vom Start an haben Kompetenz, Erfindergeist sowie die Entwicklung neuer Technologien die Tradition des Unternehmens entscheidend geprägt. Eine Firmenkultur, die von Expansion und der Erschließung neuer Industriezweige begleitet wurde. Inzwischen gilt man als angesehener Lieferant der Automobil- und Mobilfunkbranche. Die Systemlösungen für die Kommunikation im Fahrzeug bieten Anwenderfreundlichkeit, Sicherheit und Komfort.

Ein Grund mehr, um in der Fertigung der Erzeugnisse ausschließlich modernstes Equipment zu verwenden. Die mechanische Konstruktionsabteilung ist mit leistungsfähigen 3D-CAD-Programmen ausgestattet, in der Entwicklung kommen Hardware- und Softwareentwicklungstools zum Einsatz, die dem neuesten Stand der Technik entsprechen. Computergesteuerte SMD-Bestückungslinien sowie eine eigene Kunststoffspritzerei sind weitere Faktoren, die den Prozess von der Idee bis zur Realisation beschleunigen.

Unser Augenmerk liegt auf den SMD-Bestückungsstrassen, von denen sich vier Serienlinien sowie eine Prototypenlinie im Unternehmen befinden. Hier laufen bis zu 1,8 Mio. Bauteile am Tag durch die Linien, an der Prototypenlinie bewegen sich die täglichen Fertigungslose zwischen 5 bis 100 Stück. Über 330 verschiedene Produkte werden gefertigt, der größte Abnehmer befindet sich in der Automobilbranche. Hier ist Flexibilität gefragt, und das mit höchster Qualität bei niedrigsten Preisen.

Dies erfordert eine kontinuierliche Überwachung aller Prozessparameter. Um auch beim Reflowlötprozess ein lückenloses Prozessmonitoring realisieren zu können, hat man sich vor über vier Jahren in der SMD-Fertigung für den Einsatz des KIC 24/7, einem Verwaltungswerkzeug für kontinuierliche Prozesse zum Einsatz mit Reflowöfen, entschieden. Gerd Koschnick aus der Prozesstechnik erklärt dazu: „Unsere Entscheidungsfindung war nicht vom Kunden getrieben, sondern aus eigenem Interesse. Bisher überprüften wir unsere Reflowprofile in größeren Zeitabständen. Wir messen alle vier Wochen den Ofen nach, außer es steht eine Reparatur an oder es werden zwischenzeitlich Messzyklen eingeschoben. Doch dann gibt es den einen oder anderen Kunden, der eine tägliche Messung fordert. Bei einer täglichen Messung würde das für einen Ofen einen Zeitverlust von einer Viertelstunde bedeuten. Und gerechnet auf die Öfen und aufs Jahr würde da eine beachtliche Summe zusammenkommen.“

Das KIC-System bietet eine 24-stündige Überwachung, Diagrammerstellung, Analyse und Dokumentation für die statistische Prozesskontrolle und Aufzeichnungen für eine Traceability in der Produktion. Zur Erfassung und Aufzeichnung thermischer Echtzeit-Prozessdaten nutzt das System für jedes Produkt 30 Sensoren. Diese sind im Inneren des Ofens installiert. Die Software errechnet automatisch für jedes gefertigte Produkt das jeweilige Produktprofil mit den dazu gehörenden Prozessdaten. Gerd Koschnick zu diesen Merkmalen des Systems: „Bei unserer Produktvielfalt würde das bedeuten, dass wir bei häufigen Profilierungen auch eine Menge Messleiterplatten haben müssten, was wiederum hohes Kapital bindet. Und da haben wir danach gesucht, wie wir es hinbekommen könnten, den Prozess und die Dokumentation quasi aus einem Hut zu zaubern. Da war die Überwachung durch ein System, das nicht selbst zum Ofen gehört, die ideale Lösung. Die Öfen sind zwar alle überwacht, jedoch eine zusätzliche Überwachung bringt mir doppelte Sicherheit. Da kam der 24/7 mit seinen 30 Temperaturen über den Ofen verteilt und die Software goldrichtig, die praktisch jetzt nicht nur die Ofentemperatur misst, sondern eigentlich virtuell nachher in jedem Produkt die echte Temperatur die ich mit dem Aufnahmeboard gemessen hatte, reinrechnet. Ich weiss jetzt also zu jedem Zeitpunkt, was durch jedes Board durchgeht, welche Temperaturen geherrscht haben und wie prozessfähig ich war.“

Automatisch zeichnet das System die Prozessdaten für alle kritischen Prozessspezifikationen auf. Mit eingeschlossen Daten wie Aufwärmzeit, Spitzentemperatur oder Zeit oberhalb des Schmelzpunkts. Alle Daten werden in Echtzeit-Steuerdiagrammen dargestellt und der CpK-Wert für jede Spezifikation berechnet. Die Software stellt den PWI(Process-Window-Index) in einer Grafik für den gesamten Prozess dar und ist damit einer Echtzeit-CpK gleich. Alle Prozessänderungen außerhalb der Steuerungs-Grenzwerte oder definiertem CpK-Wert lösen sofort einen Alarm aus. Diese automatische Erkennung von Defekten vor deren Auftreten ermöglicht dem System einen Fertigungsstopp, bevor Fehler produziert werden. Gerd Koschnick: „War das Profil erst mal erstellt, was ich eh bei jedem Board machen muss, und ich hab das dann im KIC-System profiliert, kann ich jederzeit hingehen und die Daten rausholen, ohne ein Messgerät anwerfen zu müssen. Es läuft eine Statistik mit, wo die CpK-Werte direkt ausgemessen werden. Heute geh ich an die Maschine, kann meinen CpK-Wert zeigen und den Prozess nachvollziehen für jedes einzelne Board. Wir haben damals zu unseren Anfangszeiten schnell erkannt, dass wir unsere anderen Linien ebenfalls nachrüsten mussten, damit wir diese Vorteile auch dort hatten. Auswertungen müssen nicht mehr händisch gemacht werden, sondern sind auf Knopfdruck verfügbar. Für die laufende Fertigung eine große Erleichterung.“

Weil nicht mehr in regelmäßigen Zeitabständen Profile erstellt, und keine wechselnden Ofeneinstellungen mehr vorgenommen werden müssen, verbessert das System die Verfügbarkeit des Ofens und sorgt für optimale Auslastung. „Ein weiterer Vorteil zum Einsatz des Thermal-Managementsystems“, so Gerd Koschnick weiter, „ist, dass wir verschiedene Produkte, die sich ähnlich sind, zu einer Produktgruppe zusammenfassen, und unter einem Profil fahren lassen. Wir wollten ja keine 300 Lötprofile bei unserer Produktvielfalt. So haben wir die Produkte gewogen und aus der Masse sowie mit Hilfe von KIC die Produkte in Gruppen zusammengestellt. Diese haben wir dann mit Minimal- und Maximalwerten bezüglich der Prozessgrenzen profiliert. Anschließend versuchten wir, die Produkte in dieses Prozessfenster zu bekommen und haben überwacht, dass der Prozess des einzelnen Produkts unsere Prozessgrenzen nicht verlässt. Das hat uns eine große Zeitersparnis gebracht, denn einen Ofen aufheizen ist kein Problem, jedoch seine Abkühlung.“ Die Zeitersparnis im Unternehmen durch den Einsatz des Tools belaufen sich auf eine sechsstellige Zahl, umso mehr, als dass die Mengen an hochwertigen Leiterplatten zunehmen. Es werden im Unternehmen nur noch wenige Testleiterplatten durch diese Zusammenfassung der Produktgruppen benötigt. Das System steuert die Ofenparameter und lädt das Ofenprogramm, das zusätzlich durch eine Traceability-Software überwacht wird. Hier wird überprüft, ob das richtige Profil vorhanden ist. Jede einzelne Leiterplatte ist dabei durch Barcode mit dem Profil vereinbar. Gerd Koschnick: „Haben wir keine Barcodes aufgebracht, machen wir das noch über das Zeitfenster. Wir tracen nicht alle Produkte, es handelt sich dabei um eine reine Kostenfrage. Es werden Zeitstemperl angelegt, und wenn ich weiß, eine Baugruppe ist in einem bestimmten Zeitfenster hergestellt worden, kann ich mir immer noch alle Profildaten der Leiterplatten, die in dieser Zeit gelaufen sind, anschauen. Ist ein Barcode drauf, zieh ich mir die Daten einfach raus.“ Man hat im letzten Jahr angefangen, drei der Linien damit auszurüsten und erhält nun Statistiken oder Auswertungen per Knopfdruck. „Hab ich ein Lötprofil, kann ich genau das Lötprofil dem Kunden geben, das zu dem kritischen Bauteil gehört, und nicht eins, was ich vor vier Wochen gemessen habe.“

Gerhard Reusch, Geschäftsführer von multi components dazu: „Die Aktualität eines Lötprofils ist ein entscheidender Punkt bei Problemanalysen. Wir kennen das als auch Lieferant von Lotpasten. Bei schlechten Lötergebnissen ist es meist der erste Ansatz dass der Kunde sagt, es liege wohl an der Paste. Wenn wir dann zur Analyse ein Lötprofil anfordern, erhalten wir oft ein Profil, dass vielleicht vor einigen Monaten oder gar schon bei der Einführung eines Produktes gemacht worden ist, und in keiner Weise dem aktuellen Gegebenheiten entspricht. Der Anwender hat noch gar nicht bemerkt, dass zwischenzeitlich sein Prozess weggelaufen ist.“

Die Produkte bei Peiker acustic werden verbleit unter Luft gelötet, die bleifreien unter Stickstoff. Im Unternehmen hat man BTU-Öfen im Einsatz, die ein gutes Flux-Management bieten. Doch müssen diese wesentlich genauer überprüft werden, als ein Ofen der unter Luft fährt. Und genau hier setzt das Thermal-Managementsystem wieder ein. Mittlerweile herrschen Temperaturschwankungen im Ofen vor, die wären unerkannt geblieben. Heute, durch das KIC-System, werden diese erkannt und die Abläufe darauf eingestellt. „Das System ist sehr wartungsarm und wir hatten bis jetzt noch keine Ausfälle zu verzeichnen“, so die abschließenden Worte von Gerd Koschnick. „Man muss das System verstehen, ich kann mir die ganzen Verbesserungen und Vorschläge über den 24/7 geben lassen und bring meine eigenen Erfahrungen mit rein. Damit sind wir so gut gefahren, dass wir unsere anderen Linien genauso mit ausgerüstet haben. Mit dem Hersteller und auch jetzt mit multi components haben wir positive Erfahrungen gemacht und immer Hilfe erhalten.“ Mehr und mehr übernimmt den Part der Unterstützung das deutsche Vertriebshaus, und wird es in Zukunft weiter forcieren. (dj)

SMT, Stand 7-320

www.multi-components.de & www.peiker.de

EPP 444