Bei der Implementierung von Selektivlötprozessen müssen verschiedene Aspekte berücksichtigt werden, darunter der Arbeitsablauf, das nötige Produktionsvolumen, die Anforderungen an den Umfang der Automatisierung, die Durchlaufzeit und das eventuell notwendige Prozesszubehör. Die Methodik des Verfahrens definiert, ob die geforderte Produktionsleistung in einer normalen Acht-Stunden-Schicht oder mit einer Fünf-Tage-Woche erreicht werden kann, oder ob es sich unter Umständen lohnen könnte, in eine Anlage mit höherer Produktivität zu investieren.
Die Taktrate, auch als Durchlaufzeit definiert, bezieht sich auf die benötigte Zeitspanne, um eine Baugruppe in die Maschine zu laden, die nötigen selektiven Lötarbeiten durchzuführen einschließlich Flussmittelauftrag, Vorwärmen und Löten sowie dem abschließenden Entladen der Baugruppe aus der Selektivlötmaschine. Die Taktzeit wird als ein Maß für die Leistungsfähigkeit in der Fertigung sowie zur Bestimmung von möglichen Kapazitätsengpässen innerhalb einer Linie bzw. mit einer Maschine und zur Ermittlung der Zahl von Systemen verwendet, die zur Realisierung einer vorgegebenen Produktionsleistung erforderlich sind.
Das zusätzlich nötige Equipment hängt von den Anforderungen an den Prozess für ein Produkt ab, dem Wert der Zykluszeit sowie vom Prozess-Setup. Ein Beispiel für zusätzlich erforderliche Anlagenkomponenten ist zumeist das Baugruppen-Handling mit Inline-Fördereinrichtungen, Boardwendern, Baugruppenstaplern oder Produktablagen. Diese sind typisch für Inline-Konfigurationen und notwendig, um den Prozess zu automatisieren sowie den Einsatz von Mitarbeitern zu minimieren.
Bei bestimmten Anwendungen für selektive Lötvorgänge mit sehr geringen Stückzahlen entscheiden sich einige Benutzer gelegentlich für manuelle anstelle von automatischen selektiven Lötprozessen. Obwohl es für die Fertigung von Klein- und Nullserien eventuell nützlich sein kann, führt man manuelle Lötprozesse in der hochvolumigen Produktion aus Gründen der Qualitätssicherung, Traceability und anderen Faktoren nicht mehr durch, auch erscheint die Kostensituation zu hoch. Zudem ist das Handlöten in der Automobilindustrie sowie anderen Anwendungen, die Hochzuverlässigskriterien erfüllen müssen, grundsätzlich nicht erlaubt. Zunehmende Komplexität und immer höhere Qualitätsstandards haben dazu beigetragen, das man manuelles Löten nicht mehr als geeignetes Verfahren akzeptiert.
Obwohl es für gelegentliche einmalige Anwendungen oder für das Nacharbeit einzelner Lötstellen nützlich sein kann, hat der manuelle Lötprozess mehrere erhebliche Nachteile. So ist die Reproduzierbarkeit der Arbeit grundsätzlich vom Mitarbeiter als „Human Factor“ abhängig, insofern können weder gleichbleibend hohe Qualität noch guter Durchsatz garantiert werden. Hinzu kommen beim Handlöten hohe Flussmittelrückstände sowie lokale thermische Belastungen aufgrund der kleinen Lötspitze und Kontaktfläche.
Bei moderaten Produktionsvolumen werden oft separate, kompakte Selektivlötsysteme eingesetzt, da sie in der Regel eine kleine Stellfläche benötigen und autonom arbeiten. Hier handelt es sich um eine relativ überschaubare Investition mit geringem Kapitalaufwand. Der Nachteil dieser nicht in Linien integrierten Einzelanlagen sind die permanent nötigen Bedienereingriffe, die zum Be- und Entladen bzw. Wenden der Baugruppen während des Betriebs erforderlich sind.
Vielseitigkeit versus Durchsatz
Anwender müssen bei der Systemauswahl oft entscheiden, ob Vielseitigkeit oder Durchsatz in ihren Selektivlötprozessen im Vordergrund stehen. Die neu eingeführte selektive Inline-Lötplattform Nordson Select Cerno 300S erleichtert hier die Entscheidung, denn das System gewährleistet hohe Vielseitigkeit, die für die Produktion kleiner Serien oder die Fertigung in Arbeitszellen erforderlich ist, ohne den Durchsatz zu verringern. Die Anlage ist zudem für ein Inline-System außergewöhnlich kompakt, eignet sich ideal zur Kleinserienfertigung und benötigt weniger als 1,1 m² Stellfläche.
Die Leistungsparameter des Systems versetzen den Anwender in die Lage, mit dem „Besten aus beiden Welten“ zu arbeiten und bei der Investition in ein Selektivlötsystem die erwähnte kritische Entscheidung auszublenden. Die kompakte Plattform enthält alle nötigen Systemkomponenten zum Flussmittelauftrag, für die Vorheizung und natürlich den Lötprozess selbst. Durch Integration dieser drei Prozessschritte in einer kompakten Plattform können Baugruppen mit hohem Durchsatz verarbeitet werden. Die Modularität der Konfiguration ermöglicht den Anwendern, das System schnell anzupassen, sollten sich die Anforderungen der Anwendungen ändern. Größere Inline-Systeme, bei denen der Durchsatz im Vordergrund steht, bieten oft nicht dieses Ausmaß an Anpassungsfähigkeit. Das Selektivlötsystem weist den Durchsatz größerer Lötmaschinen auf und bietet dennoch die Vielseitigkeit sowie Anpassungsfähigkeit von kleineren selektiven Lötanlagen. Diese besondere Kombination ist von hohem Wert für Anwender, die ein sehr flexibel einsetzbares Inline-System mit ausgezeichneter Prozessqualität bei hoher Durchsatzgeschwindigkeit suchen.
Flussmittel-Kontrolle
Wie alle Systeme des Unternehmens ist auch diese Lötanlage mit einer wartungsfreien Drop-Jet-Flussmitteldosiereinrichtung (MicroDrop) ausgestattet. So wird eine präzise Flussmittelzufuhr mittels einzelner, genau definierter Tropfen sicher gestellt. Damit können sowohl einzelne Lötstellen als auch die kompletten Steckverbinderanschlüsse in einem einzigen Durchgang rasch und zuverlässig bearbeitet werden. Die Flussmittelmenge, die in jedem einzelnen Tropfen enthalten ist, kann auf die Bedingungen jeder Lötstelle angepasst werden. Durch die selektive Flussmittelzufuhr wird die Baugruppenverunreinigung minimiert und der Flussmittelverbrauch deutlich verringert. Die Überwachung der kontinuierlich gesprühten Fluxertröpfchen stellt sicher, dass die Flussmittelmenge exakt nach Bedarf aufgetragen wird und die Daten sofort in einem Datenerfassungssystem verarbeitet werden.
Ein zusätzlicher Vorteil der Drop-Jet-Dosierung besteht darin, dass sie eine umfassende Kontrolle über die einstellbare Tröpfchengröße bei gleichzeitig geringem Verbrauch der aufgetragenen Fluxermenge bietet. Da beim Selektivlöten alle Reste des No-Clean-Flussmittels vollständig aufgebraucht werden, ist der Drop-Jet-Fluxerapplikator ein wesentlicher Vorteil dieses Systems gegenüber dem üblichen Wellenlöten, bei dem der Flussmittelauftrag mittels Abdeckungen erfolgt, deren Öffnungen den darunter liegenden Lötstellen entsprechen. Somit können sich beim selektiven Löten auch keine No-Clean-Flussmittelreste unter Abdeckungen festsetzen.
Ein weiterer deutlicher Vorteil beim Einsatz des Drop-Jet-Applikators beim Selektivlöten besteht darin, dass damit eine echte No-Clean-Verarbeitung möglich, und somit die Notwendigkeit von Nacharbeiten und Reparaturen nach dem selektiven Lötprozess deutlich verringert sind.
Reproduzierbare Prozesse
Die Technologie der Drop-Jet-Dosierung MicroDrop zeichnet sich durch Kombination der optionalen Überwachung des Flussmittel-Tröpfchenstrahls, automatischer Lothöhenkontrolle, vollautomatischer Ausrichtung an Referenzpunkten sowie der Leiterplattenabbildung aus. Die automatische Lotwellenhöhenerfassung in einer Closed-Loop-Prozesskontrolle ermöglicht dem Anwender mit der Selektivlötanlage eine Prozessleistung mit hoher Qualität.
Der Volltitan-Löttiegel ist kompatibel mit allen Lotlegierungen und lässt sich mühelos ohne Werkzeuge reinigen, da die Lotdüsen mit einem magnetischen Anschluß für schnelle Wechsel ausgestattet sind. Das Lötsystem ist mit einer vollflächigen Infrarot-Vorwärmung für die Baugruppenoberseite ausgestattet, wobei die Vorwärmleistung von 1,5 kW bis 4,5 kW für eine hohe Vielfalt unterschiedlicher Anforderungen an die Erwärmung einstellbar ist. Trotz der kompakten Grundfläche kann das System mit seinem Inline-Kettenförderer (SMEMA-kompatibel), der mit automatischer Anpassung des Transportmechanismus ausgestattet ist, Baugruppen bis zu 500 x 300 mm verarbeiten.
Bei selektiven Lötprozessen handelt es sich um ein anerkanntes und bestens definiertes Verfahren, mit dem Lötstellen auf Elektronikbaugruppen mit hoher Effizienz und Präzision hergestellt werden. Die verbesserte Leistungsfähigkeit und Flexibilität des Systems Cerno 300S stellt eine kostengünstige Alternative zu Selektivlötsystemen dar. Da dies Lötsystem vielseitig und flexibel einsetzbar ist, können Baugruppen mit den gleichen Durchsatzraten wie auf großen und teureren Maschinen verarbeitet werden.
