Mehr Produktivität beim selektiven Löten

Heike Schlessmann, Seho Systems GmbH, Kreuzwertheim

Das SelectLine Anlagenkonzept ist konsequent modular aufgebaut und bringt damit klare Kostenvorteile. Fluxermodule sowie unterschiedliche Vorheiz- und Lötmodule können individuell ausgestattet, und je nach Anforderung zu einer kompletten Fertigungslinie konfiguriert werden.

Auch die SelectLine-C, die in der Basiskonfiguration auf den Stand-alone-Betrieb ausgelegt ist, ist jederzeit um Fluxer- und/oder Vorheizmodule erweiterbar.

Der Flussmittelauftrag kann die Qualität der Lötergebnisse stark beeinflussen. Einerseits sollen umgebende, nicht zu lötende Bereiche nicht benetzt werden, andererseits muss aber auch gewährleistet sein, dass ausreichend Flussmittel an die Lötverbindung gelangt, um einen optimalen Lotdurchstieg während des Lötprozesses zu erhalten.

Selektiv-Lötsysteme des Unternehmens sind mit einem Mikrotropfenfluxer ausgestattet, der den Fokus vor allem auf zwei Punkte legt: maximale Präzision bei minimalem Flussmittelverbrauch. Bis zu drei Düsenköpfe, die für einen definierten Flussmittelauftrag in kleinsten Bereichen sorgen, können auf dem präzisen XY-Achsensystem installiert werden. Bei symmetrischer Nutzenbearbeitung kann der Durchsatz damit deutlich erhöht werden oder es ist möglich, programmgesteuert zwei unterschiedliche Flussmitteltypen zu verarbeiten. Jeder Düsenkopf kann mit drei Mikrotropfendüsen bestückt werden, um beispielsweise mehrreihige Steckverbinder in einem Durchlauf zu fluxen.

100%ige Prozesskontrolle beginnt bei den Selektiv-Lötanlagen des Unternehmens bereits beim Flussmittelauftrag. Sowohl der Füllstand im Flussmittelbehälter als auch die Funktion der Mikrotropfendüsen werden permanent überwacht. Größtmögliche Prozesssicherheit bietet die Flussmittelmengenüberwachung, die während des Flussmittelauftrags die tatsächlich aus der Düse austretende Menge misst.

Zur Aktivierung des Flussmittels – und damit für eine optimale Benetzungsaktivität – ist ein reproduzierbarer und effektiver Vorheizprozess unerlässlich. Der Vorheizbereich des Selektiv-Lötsystems kann individuell sowohl in Länge als auch Art konfiguriert werden und punktet vor allem durch seine hohe Energieeffizienz. Einzeln über das Lötprogramm zuschaltbare Quarzstrahler sorgen für einen effektiven Wärmeeintrag von der Baugruppen-Unterseite. Bei Bedarf können zusätzlich Infrarotstrahler als Oberseitenheizung eingesetzt werden. Gesteuert über die Software werden beide Vorheizsysteme perfekt aufeinander abgestimmt, um reproduzierbare Temperaturprofile zu gewährleisten. Bei besonders massereichen Baugruppen sorgt ein Konvektionsmodul für die perfekte und effektive Wärmeübertragung mit idealer Temperaturverteilung innerhalb der Vorheizzone.

Um bei längeren Lötzyklen die Baugruppen konstant auf Temperatur zu halten, kann auch im Lötbereich eine Oberheizung integriert werden. Selbstverständlich sind alle Heizkreise permanent überwachbar und zur präzisen Regelung des Vorheizprofils kann ein Pyrometer integriert werden.

Der Lötbereich – Herzstück der Lötanlage – punktet ebenfalls durch höchste Flexibilität und Präzision. Die elektromagnetische Löteinheit mit außergewöhnlich konstanter sowie präziser Wellenhöhe, innovative Lötdüsen sorgen für eine effektive Energieübertragung und garantieren damit perfekte Lötergebnisse. Mit dem Doppeltiegelkonzept Twin-Select wird die Prozessführung erst richtig flexibel. Die elektromagnetischen Löteinheiten – zwei je Modul – sind auf separaten Z-Achsen installiert und unabhängig voneinander programmierbar. Damit ist es möglich, zwei unterschiedliche Lotlegierungen permanent verfügbar zu haben, Umrüstzeiten entfallen komplett.

Alternativ kann mit dem Twin-Select Konzept die Taktzeit drastisch reduziert werden, indem die Löteinheiten mit Düsen unterschiedlichen Durchmessers bestückt werden. So ist es beispielsweise möglich, Steckerleisten in einem Durchlauf mit einer großen Lötdüse zu löten, während sehr feine Strukturen mit einer kleinen Düse gelötet werden.

Maximale Durchsatzraten werden mit dem vom Unternehmen patentierten Synchro-Konzept erzielt. Um das Produktionsvolumen zu erhöhen, müssen üblicherweise zusätzliche Lötmodule angefügt werden oder das System muss mit einem Doppeltransport ausgestattet sein, um eine parallele Bearbeitung von Baugruppen zu ermöglichen. Beides ist mit erheblichen Investitionskosten verbunden. Das Synchro-Konzept für die SelectLine ist ein intelligentes Software-Feature, welches den Lötprozess für zwei Baugruppen derart koordiniert, dass ohne große Investitionskosten die Anzahl produzierter Baugruppen nahezu verdoppelt werden kann. Die Baugruppen können zeitlich vollkommen unabhängig voneinander einlaufen. Mit dem neuen Synchro-Konzept ist eine Taktzeitreduzierung von annähernd 50 % machbar.

Innovationen des Unternehmens sind darauf ausgerichtet, die Produktivität der Anlagen zu steigern. Dazu gehört vor allem auch die Reduzierung von Wartungszeiten.

Ein zusätzliches Highlight im Lötbereich ist daher die patentierte, automatische Ultraschallreinigung der Lötdüsen. Was bislang manuell und mit aggressiven Chemikalien gemacht werden musste, erledigt die Anlage nun automatisch und umweltgerecht: Die Lötdüsen werden schonend gereinigt und vollständig neu benetzt. Neben einer längeren Düsenstandzeit garantiert die automatische Reinigung absolute Sicherheit für den Prozess und eine deutliche Zeitersparnis bei der Wartung.

In der Elektronikfertigung gilt es, bei gleichbleibend hohem Qualitätslevel die Produktionskosten nachhaltig zu senken. Das Ziel ist daher ein Null-Fehler-Prozess, auch unter dem Aspekt, dass Reparaturprozesse nicht nur zeit- und kostenintensiv, sondern häufig auch wenig reproduzierbar sind. Ein kontrollierter und zuverlässiger Selektivlötprozess ist daher der erste und wichtigste Schritt in Richtung einer Null-Fehler-Produktion.

Die Selektiv-Lötsysteme des Unternehmens bieten ein umfangreiches Hard- und Softwarepaket, um den Prozessablauf zu nahezu 100% zu kontrollieren. Präzision fängt mit der Baugruppenausrichtung an. Für reproduzierbare Lötergebnisse sorgt die automatische Lagekorrektur über Fiducialerkennung. Dieses Software-Tool kompensiert automatisch verschiedene Ausrichtungsfehler, wie Versatz oder linearen Verzug der Leiterplatte. Zusätzlich wird geprüft, ob das zur Baugruppe gehörende Lötprogramm geladen wurde und ob die Baugruppe korrekt an die Maschine übergeben wurde.

Die automatische Z-Höhenkorrektur erkennt Durchbiegungen der Baugruppe durch vorangegangene thermische oder mechanische Belastungen und errechnet automatisch korrigierte Z-Werte für alle Punkte des Lötprogramms. Für einen punktgenauen Flussmittelauftrag, exakt dosiert, sorgt die Flussmittelmengenüberwachung und im Vorheizbereich gewährleisten eine berührungslose Pyrometermessung und die Überwachung aller Heizkreise reproduzierbare Temperaturprofile. Spezielle Aufmerksamkeit in Sachen Prozesskontrolle wird dem Lötbereich gewidmet. Gleichmäßige Wellenhöhen sichern die Kontrolle über eine Messnadel oder über ein Laser-Mikrometer. Da eine stabile Wellenhöhe nicht zuletzt auch vom Lotniveau im Tiegel beeinflusst wird, wird natürlich auch dieses permanent überwacht und bei Bedarf Lotdraht automatisch zugeführt. Kameras für eine visuelle Prozesskontrolle bieten zusätzliche Sicherheit.

Die Null-Fehler-Fertigung wird zur Realität durch die Integrierung eines AOI-Systems. Die Inspektion der Lötstellen erfolgt hier unmittelbar nach dem Lötprozess. Als fehlerhaft erkannte Baugruppen können automatisch aus der Linienfertigung herausgenommen und einem Reparatur-Arbeitsplatz zugeführt werden. Neben deutlichen Kostenvorteilen speziell im Hinblick auf die benötigte Stellfläche und das Leiterplattenhandling, gewährleistet die Auswertung von Trend- und Serienfehlermeldungen vor allem eine frühzeitige Prozessoptimierung, um insgesamt Fehlerraten zu reduzieren.

Mit der Maschinen-Kommunikations-Software mcServer sind Selektiv-Lötprozesse komplett rückverfolgbar und bereit für die Anforderungen von Industrie 4.0. Dieses Software-Tool bietet die umfassende Überwachung des Lötprozesses sowie Echtzeitzugriff auf alle angeschlossenen Anlagen, die an unterschiedlichen Standorten weltweit installiert sein können. Auch eine direkte Aufschaltung auf die in der Anlage installierten Kameras ist möglich. Die Lösung erfasst, analysiert und archiviert alle Maschinen- und Prozessparameter mittels einer komfortablen Benutzeroberfläche. Über ihre Seriennummer kann damit beispielsweise der komplette Prozess für eine einzelne Leiterplatte nachvollzogen werden. Produktionsstatistik, Benutzer- oder auch eine AOI-Statistik können genauso einfach generiert werden, wie umfassende Reports zur Dokumentation. Über entsprechende Schnittstellen ist die Anlage zur Steuerung des Prozesses in nahezu jedes spezifische MES/ERP-System einbindbar.

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Stand 9-209

Levent Akbulut, seit vielen Jahren bereits im Unternehmen und zuletzt als Projektkoordinator im Vertriebsinnendienst, verstärkt ab sofort die Kundenbetreuung im Außendienst. „Levent Akbulut ist mit unseren Anlagen bestens vertraut“, so der Vertriebsleiter Rainer Bogen. „Er kennt sowohl die Prozesse als auch die Anforderungen der Kunden. Mit seiner Praxiserfahrung hat er ideale Voraussetzungen für eine lösungsorientierte Beratung rund um den Lötprozess und wird die Kunden effizient bei der Umsetzung ihrer Fertigungsziele unterstützen.“ Mit Levent Akbulut wird das Unternehmen den Bereich Kundensupport in Teilen Süddeutschlands, Österreich, Schweiz und der Türkei weiter ausbauen und zukünftig noch schneller und näher am Kunden sein.