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Im globalen Umfeld der Elektronikfertigung zählt nicht nur die technologische Kompetenz, sondern es gilt auch, international wettbewerbsfähig zu sein, wozu das ETFN 2017 interessante Aspekte gab.
Maximilian Meindl, Inmatec GmbH & Co. KG
Die richtige Stickstoffversorgung für Ihre Lötapplikation
Mit dem Einsatz von Stickstoff wird der nachteilige Einfluss des Sauerstoffs auf den Lötprozess vermieden, ermöglicht Kosten zu reduzieren sowie den Prozess sicherer zu gestalten. Stellt sich die Frage, welche Stickstoffversorgung passt zum jeweiligen Lötprozess. Der Redner stellte neben der Tank- und Bündellösung auch die Eigenerzeugung durch Generator vor. Die Tanklösung bietet hohe Flexibilität sowie geringer Preis bei hoher Abnahme. Die Bündellösung eignet sich bei sehr geringen Abnahmen und ist zwar flexibel aufstellbar jedoch mit hohem Handlingsaufwand und sehr hohen Stickstoffkosten verbunden. Die Eigenerzeugung von Stickstoff sorgt für Unabhängigkeit bei geringen Kosten. Der Nachteil: das Druckgerät muss beim TÜV/BG angemeldet werden. Hier sind die Erzeugungskosten vom Strompreis abhängig. Grundsätzlich gilt die Regel: je niedriger die Stickstoffreinheiten, desto günstiger die Produktionskosten. Durch die Vernetzungsfähigkeit der Anlagen sind diese bereits Industrie 4.0 tauglich.
Matthias Holsten, matthias holsten e2 consulting GmbH
Konsequenzen von Industrie 4.0 für EMS-Unternehmen
Industrie 4.0 für die Elektronikproduktion ist eine neue Stufe der Organisation zur Steuerung der gesamten Wertschöpfungskette inklusive Verfügbarkeit der Informationen in Echtzeit. Dies zwingt Unternehmen zwar zu Veränderungen, doch überwiegen die Vorteile einer deutlich höheren Ressourceneffizienz, effektiveren Wettbewerbsfähigkeit, einer signifikant höheren Produktivität, erweitertem Potential für gute Arbeit sowie besserer Umweltverträglichkeit. So sollte man sich zuerst auf Teilprozesse wie Anfragen, ERP-System sowie SMT-Produktion beschränken. Hierzu empfiehlt sich die Software für den Anfrageprozess zu validieren, das Verständnis im Gesamtunternehmen durch Bildung von User-Gruppen zu fördern, ein rationelles, sicheres Arbeiten schaffen, den Dialog mit den Maschinenherstellern suchen sowie eine Akzeptanz für Industrie 4.0 im gesamten Unternehmen zu entwickeln. Denn der OEM-/EMS-Markt verändert sich kontinuierlich, dem es gerecht zu werden gilt.
Claus Zabel, Asscon Systemtechnik-Elektronik GmbH
Lunkerfreie Lötstellen durch Clean Vacuum und Multi Vacuum Löttechnologie
Der Vortrag behandelte die Auswirkungen einer Vakuumfertigung auf die gesamte Prozesskette. Lunkerfreie Lötstellen sind bei vielen Produkten unumgänglich. Um nun im Serienbetrieb auch bei lunkerfreien Lötanwendungen ein breites Prozessfenster nutzen zu können, ist die Auswahl des richtigen Lötverfahrens von entscheidender Bedeutung. Hier bietet die erprobte Clean-Vacuum- und Multi-Vacuum-Technologie des Unternehmens einen entscheidenden Vorteil. Die Serienfertigung von Vakuum-gelöteten Produkten stellt demnach Anforderungen an die Auswahl der richtigen Materialien, das Produktdesign, die Anlagentechnik sowie die Ausbildung der beteiligten Fachabteilungen, welche von der klassischen Reflowtechnik nicht abgedeckt werden. Bei korrekter Vorarbeit ist der Einstieg in die Serienfertigung unter Vakuum problemlos und innerhalb kurzer Zeit möglich.
Torsten Vegelahn, Asys Automatisierungssysteme GmbH
Multistep – Die Lösung zum Bedrucken von extrem langen Leiterplatten
Die Asys Group war mit Ekra vertreten und präsentierte insofern einen Fachvortrag zum neuen Drucksystem Multistep. In diesem Verfahren können extrem lange Leiterplatten präzise sowie schnell bedruckt werden. Getreu dem Namen bedruckt die Serio 4000 Multistep Leiterplatten in mehreren Schritten, um den Verzug und die Toleranzen der Leiterplatte zu kompensieren und das Druckergebnis zu optimieren. Die Leiterplatten werden über zwei Marken zur Schablone ausgerichtet und zum Bedrucken in mehrere Teilstücke unterteilt, welche anschließend nacheinander mit Lotpaste versehen werden. Der Druckversatz wird merklich reduziert, so dass auch einer sicheren Verarbeitung von 01005 Komponenten nichts mehr im Wege steht.
Norbert Heilmann, ASM Assembly Systems GmbH & Co. KG
Vernetzung auf der Hardware-Ebene: Von der Mensch orientierten Bestückungsmaschine zur Roboter geeigneten Produktionsanlage
Die Hardware Vernetzung in einer Smart Factory benötigt neben angepassten und standardisierten Schnittstellen eine zuverlässige Identifikation von Werkstücken, Materialien und Endprodukten. Das Unternehmen hat mit Bulk Feeding ein altes Verfahren durch innovative Vision Technologie neu erfunden und ist so in der Lage, alle abholbaren Bauelemente zu erkennen und abzuholen ohne andere zu beeinflussen. Um der Zukunft zu begegnen bestehen weitere Automatisierungsmöglichkeiten. Doch sollten neben den Vorteilen nicht die Risiken wie beispielsweise Datensicherheit bei fortschreitender Automatisierung außer Acht gelassen werden. Heute nutzen Menschen Maschinen für Dinge, die selbst zu schwierig zu machen sind. Im Zeitalter von Industrie 4.0 sollte der Mensch sinnvoll und fordernd in die Produktion eingebunden sein, auch wenn Maschinen künftig quasi selbst bauen können. Insofern wäre ein ausgewogenes Maß einer Automatisierung empfehlenswert.
Arne Neiser, Seho Systems GmbH
Lean-Prinzipien in der Verbindungstechnik: Komplettlösungen für Lötprozess und automatische Fertigungslinien
Der Vortrag gab Antworten auf die wachsende Individualisierung von Produkten und dem permanenten Qualitäts- und Kostendruck. Lean-Prinzipien wie Flow (zur rechten Zeit am richtigen Ort), Jidoka (intelligente Automatik), Kaizen (nach Perfektion streben), Prozess-, Mitarbeiter- und Kundenorientierung gehören dabei zu den zentralen Elementen. Eine Anlehnung sowie die Nutzung derer können zu einer Verbesserung der eigenen Verbindungstechnik führen. Auch sind viele Ansätze in deutschen Unternehmen bereits seit Jahrzehnten realisiert. Dennoch handelt es sich um einen großen Sammelbegriff, dessen Werkzeuge nicht auf jedes Produkt anwendbar sind. Kosteneinsparungen sind nur für große Mengen wirklich effektiv. Daher bietet eine atmende Fertigung in einem Lean Production Umfeld mit dem passenden Fertigungskonzept die besten Möglichkeiten, um Kosten einzusparen.
Bert Schopmans, kolb Cleaning Technology GmbH
Reinigen: Fluch oder Segen?
Der Einsatz hochintegrierter Elektronik in der modernen Technik erfordert einen gezielten Schutz vor schädlichen Umwelteinflüssen, was spätestens nach Aufzeigen von Fehlerbildern nicht gereinigter elektronischer Baugruppen klar wurde. Vorgestellt wurden die automatischen Reinigungsprozesse CO2 Schneestrahlreinigung, Plasmareinigung, elektrostatische Oberflächenreinigung und Ultraschallreinigung mit den dazu passenden Anwendungsmöglichkeiten. Unter die wässrige automatische Massenreinigung gehören neben der Ultraschallreinigung das Druck-Umfluten (AUI-Air Under Immersion / Airflow) sowie das Druck-Sprühen (SIA – Spray In Air / PowerSpray), wobei stets die Einflussgrößen der Reinigung zu beachten sind. So werden bei niedrigen Temperaturen nicht nur Energie und Geld gespart, sondern auch Ressourcen, was die Welt sauber und grün hält. Mit der Präsentation von Mitteln zur Qualitätsüberprüfung wie den Ionenkontaminometer, das Mikroskop oder Fluxcontrol wurde verdeutlicht, warum eine Baugruppenreinigung immer häufiger in den Fokus rückt.
Keynote: Prof. Dr.-Ing. Mathias Nowottnick, Direktor des Instituts für Gerätesysteme und Schaltungstechnik Universität Rostock
Beschleunigte Alterung elektronischer Baugruppen: Sind die
Ergebnisse vergleichbar?
Beim Ein- oder Ausschalten von Elektronik jeglicher Art entstehen Temperaturwechsel, welche insbesondere die Lebensdauer bei Lötverbindungen beeinflussen. Der Keynotespeaker stellte aktuelle Forschungsergebnisse zu beschleunigten Alterungstests elektronischer Baugruppen vor, die gemacht wurden, um Aussagen über deren Lebensdauer zu gewinnen. Gegenübergestellt wurde die beschleunigte Alterung durch erhöhte Temperaturen, durch schnelle Zyklen sowie durch aktive Erwärmung. Schlussfolgerungen konnten aus dem Vergleich der Ergebnisse von aktiven und passiven Temperaturwechselzyklen der Lötverbindungen gezogen werden. Während sich das Leiterplattenmaterial weniger kritisch verändert, sind die Lötverbindungen umso kritischer zu betrachten. Je größer das Bauteil, desto schneller wirken die Kräfte. Der wesentliche Mechanismus: Bauteilausdehnung sowie die stärkere Ausdehnung der Leiterplatte, was zur Schädigung der Lötverbindungen führen kann. Wird die Temperaturuntergrenze überschritten, sind Risse in der Leiterplatte möglich, was zu Unterbrechungen der Leiterbahnen führen kann. Es empfiehlt sich, bei der Temperatur eine separate Optimierung des oberen und unteren Haltepunktes zu generieren.
Keynote: Dr. Werner Laub, Staufen AG + Thomas Rohrbach, Staufen Digital Workx GmbH
Wettbewerbsfähigkeit durch smarte Kombination von Lean und Industrie 4.0
Lean Management erhöht die Wettbewerbsfähigkeit durch Verringerung von Verschwendung und Durchlaufzeiten. Einer Studie zufolge profitierte davon bisher am stärksten die Automobilindustrie. Nun entdecken weitere Branchen die Vorteile des Lean Management für sich, denn Lean Management ist mehr als Prozess und Strukturoptimierung. Es ist zum großen Teil ein Führungssystem. Doch wie lassen sich Lean Management und Industrie 4.0 miteinander vereinen? Industrie 4.0 steht für ein Industriezeitalter, welches neue Möglichkeiten der Vernetzung nutzt, um die Leistungsfähigkeit von Unternehmen, Wertschöpfungsnetzwerken und letztendlich der ganzen Industrie zu steigern. Lean und Digitalisierung werden smart. So ermöglicht eine smarte Factory die Hebung von Kostenpotenzialen durch kontextsensitive Assistenz, durch Qualitätssteigerung mittels systemischer Intelligenz, durch Automatisierung von Unterstützungsprozessen sowie einen höheren Automatisierungsgrad durch Smart Automation.
Meik Hauke, Mycronic GmbH
Herausforderungen des Lotpastenauftrags bei Elektroniken der Zukunft
Durch Einzug der vierten industriellen Revolution stellt sich auch beim Lotpastenauftrag die Frage, worauf man sich jetzt schon vorbereiten muss. Beim Jet Printing wird mit einer kontaktfreien Düse Lotpaste on the fly mit hoher Präzision und Durchsatz aufgetragen, ohne dass eine Schablone notwendig wäre. Die Baugruppen und Bauteile werden immer kleiner, komplexer sowie intelligenter, gleichzeitig müssen die Produkte mit hoher Qualität und dennoch kostengünstiger produziert werden. Industrie 4.0 steht vor den Toren, die Fertigung soll Auftrags- und Kundenbasierend erfolgen und möglichst fehlerfrei sein. Hierzu eignet sich das Jet Printing, denn für einen Schablonenwechsel wird kein Mitarbeiter mehr benötigt. Auch können Schablonendrucker und Dispenser durch einen Jetprinter ersetzt werden. Ob kleine oder große Bauteile, ob auf Keramik oder FR4, jede Lötstelle kann im Volumen, in ihrer Position oder auch Höhe optimiert werden. Der Redner sieht Jet Printing als Teil davon, um Industrie 4.0 zu forcieren.
Christoph Verrieth, Spectro Analytical Instruments GmbH
Zuverlässige Metallanalyse: Spektrometer speziell für die Elektronikfertigung
Die Überwachung der Lotzusammensetzung im Fertigungsprozess ist wesentlich für die Erreichung reproduzierbarer Ergebnisse. Dazu startete das Unternehmen ein Projekt in 2014 mit ihrem langjährigen Lotlieferanten Balver Zinn. Nach der Auswertung von mehr als 100.000 Feldanalysen sowie Parallelbetrieb bei Balver Zinn konnte die Lösung zur einfachen Analyse von Lotbädern zur SMT 2016 präsentiert werden. Erwiesen ist, dass regelmäßige Kontrollanalysen inklusive einer lückenlosen Dokumentation der Auswertungen für einen sicheren Prozess notwendig sind. Hierzu bietet sich Spectrocheck als einfach zu bedienendes Werkzeug an. In Kombination mit der Spezialkokille ist keine weitere Probenvorbereitung nötig, das Messprinzip Spark-OES ermöglicht eine Messung in ca. 30 Sekunden. Für alle gängigen Lote kalibriert, bietet die Lösung hochwertige CCD-Technik bei geringem Raumbedarf sowie geringen Anschaffungskosten.
Wolfgang Richter, ULT AG
Reine Luft und barrierefreier ESD-Schutz: Das neue Traumpaar für moderne Fertigungen
Über die reine Luftreinhaltung hinaus gibt es Lösungen, die auch andere Aufgaben abdecken und sich dabei flexibel ändernden Ansprüchen anpassen lassen. Mobile oder integrierte Lösungen zur Ionisierung, Reinigung oder komplett barrierefreier ESD-Schutz. Der Jumbo Elephant ist ein mobiles kompaktes Reinigungsgerät für elektrostatisch geladene Oberflächen, der universell auch bei Platzmangel einsetzbar ist. Nicht nur ergonomisch sondern auch einfach im Handling ist die Lösung zudem wirtschaftlich durch lange Filterbetriebszeit.
Uwe Süllwold, Werner Wirth GmbH
SMD Leiterplattenklemmen alles andere als 0815
Der Fokus lag auf Leiterplattenklemmen in großer Ausführung für SMD-Anwendungen im Raster 3,5 mm sowie 5,0 mm. Auf welche Besonderheiten in der Bauweise trifft man in der Praxis und welche Anforderungen an Materialwahl sowie Konfektionierung sind zu erfüllen. So muss sicher gestellt sein, dass die Kunststoffe der Bauteile hitzebeständig sind. Erwähnt wurde Grivory, das bei hohen Temperaturen sehr gute Oberflächenqualität aufweist. Beim Konvektionslötprozess empfiehlt sich die Verwendung von Abstandhaltern zur Platine, die eine ungehinderte Luftzirkulation und damit eine gleichmäßige Erwärmung ermöglichen. Um mechanische Belastung zu umgehen wurden SMD Leiterplattenklemme mit Verdrehschutz oder mit Drahtanschluss im 45°-Winkel, mit Lötzylindern als Gegenverankerung zu den Lötpins und Pick Disk vorgestellt. Die Lötzylinder vergrößern die Lötoberfläche zur Erreichung einer zuverlässigen Haftkraft auf der Leiterplatte. Die Koplanarität kann durch Floating Pins gewährleistet werden, die Lötstifte und Ankerelemente sind sowohl in horizontaler als auch vertikaler Richtung beweglich.
Andreas Türk, Göpel electronic GmbH
Inline 3D-Röntgen in der Automotive Industrie – Kombinierte 3D Röntgen (AXI) und AOI Inspektion in der Serie
Mit vielen Praxisbeispielen wurde die Funktionsweise der 3D Röntgeninspektion erklärt. In Verbindung mit der Vorstellung von typischen Lötfehlern verdeutlichte der Redner die Bedeutung dieser Inspektionstechnologie. Letztendlich war klar und eindeutig, dass für eine hohe optische Prüfabdeckung AXOI ein absolutes Muss ist, denn BGA, QFN und THR sind in der optischen Inspektion nur mittels Röntgen möglich. Durch Überlagerungen, aufwendige Programmierung sowie schwer interpretierbare Bilder eignen sich die 2D und 2,5D Röntgeninspektion nur bedingt. Das X-Line 3D AXOI des Unternehmens prüft alle Lötstellen mittels Röntgen. Liegt eine beidseitige Bestückung vor, werden beide Seiten gleichzeitig geprüft. Alle für das Röntgen nicht sichtbaren Merkmale werden mittels AOI sicher gestellt und geprüft. Dadurch, dass die Lötstellen stets in der Draufsicht gezeigt werden, ist zudem eine einheitliche Bibliothek verwendbar.
Sven Nehrdich, Jenaer Leiterplatten GmbH
Kennzeichnung von Leiterplatten zur Rückverfolgbarkeit….
Mit Hilfe einer eindeutigen Kennzeichnung kann der Ursprung eines Endproduktes über die gesamte Lieferkette bis hin zum einzelnen Bauteil zurückverfolgt werden. Durch bisherige Umsetzungen und Restriktionen beim Kunden wurden die Möglichkeiten zur Kennzeichnung aufgezeigt, die im Unternehmen praktiziert wurden. Die Vorteile der Serialisierung im Layout mit Direktbelichter liegen in der eindeutigen Rückverfolgbarkeit zum Fertigungslos. So kann für jede PCB die genaue Lage im Fertigungspanel auch im Nachhinein noch bestimmt werden und eine eindeutige Fehleranalyse im Schadenfall erfolgen. Durch gezielte Analyse können die Kosten bei Schadensfällen minimiert werden. Die Serialisierung bietet zudem gegenüber herkömmlichen Kennzeichnungsformen eine Kostenersparnis, da sie in der Layoutgestaltung mit aufgebracht wird. (dj)
