Kein Verfahren kann diese Bandbreite an Herausforderungen besser abbilden als das Selektivlöten. Und kein Anbieter hat ein breiteres Portfolio als Ersa. Von den Einsteigerserien Smartflow und Ecoselect für kleine bis mittlere Serien bis zur Versaflow 4 mit Versionen für große Baugruppen oder höchsten Durchsatz – der Hersteller bietet für jeden Anspruch die passende Maschine. Neu im Portfolio ist die Versaflow ONE Linie, welche die neue Einstiegsklasse in die bewährte und leistungsfähige Technik der Versaflow Serie darstellt. In allen Maschinen steckt das Know-how des Unternehmens. Bei den Versaflow Maschinen basieren sämtliche Maschinen auf den gleichen Funktionsmodulen. Die Auswahl der richtigen Maschine ist also keine Frage der Qualität, sondern nur von Durchsatz und Flexibilität.
Selektivlöten verstehen
Das Selektivlöten ist ein Schwall-Lötverfahren, bei dem im Gegensatz zum Wellenlöten nur ein kleiner Bereich der Baugruppe von Lot benetzt wird. Somit war das Selektivlöten zu Beginn vor allem das Ablösen des Handlötens, wenn beidseitige SMD-Bestückung ein Wellenlöten von THT-Bauteilen unmöglich machte. Inzwischen sind aber viele weitere Vorteile bekannt, die das Selektivlöten auf ganzer Linie erfolgreich machen.
Vorteile des Selektivlötens
Die größte Stärke des Selektivlötens sind Flexibilität und exakte Anpassbarkeit. Für jede Lötstelle kann eine andere Lötzeit eingestellt werden. Damit ist eine exakte Anpassung an den Lötwärmebedarf möglich, der Temperatureintrag in die Baugruppe ist auf das absolute Minimum reduzierbar. Empfindliche Bauteile wie Folienkondensatoren werden dank geringerer Temperaturen weniger stark belastet, benachbarte Bauteile werden maximal auf die Vorheiztemperaturen erwärmt. Das reduziert den temperaturbedingten Stress in der Baugruppe und führt zu längeren Lebensdauern.
Bei Anlagen wie der Versaflow Reihe mit optional mehreren Löttiegeln können auch Düsengröße und Temperatur unterschiedlich gewählt werden. Somit sind massereiche Lötstellen und temperaturempfindliche Bauteile auf der gleichen Baugruppe kein Problem mehr. Die optionalen Versaflex Ultra Module bieten zwei unabhängige Tiegel in ein und demselben Lötmodul und schaffen mit getrennten Z-Achsen das absolute Maximum an Freiheit für die Prozessoptimierung.
Ein weiterer Vorteil des Selektivlötens ist die hohe Reinheit der Baugruppe nach dem Löten. Das Flussmittel wird bei modernen Anlagen äußert präzise nur dort aufgetragen, wo auch gelötet wird. Das führt zu guten Lötergebnissen und hoher Prozesssicherheit bei gleichzeitig minimalen Rückständen nach dem Lötvorgang. Ansonsten gibt es für das Selektivlöten kaum Einschränkungen. Selbst sehr massereiche Baugruppen der Leistungselektronik oder hochlagige Multilayer sind heutzutage sicher lötbar. Hier spielt vor allem eine leistungsstarke Vorheizung eine elementare Rolle. Das Unternehmen bietet dafür eine breite Auswahl an verschiedenen Vorheizungssystemen und Ausstattungsoptionen an. So zählen Konvektions-Oberheizungen teilweise auch in den Lötmodulen zu den Standardoptionen. Das Selektivlöten benötigt keine Lötmasken, die Anpassung auf neue Produkte kann sehr schnell erfolgen. Somit ist das Verfahren insbesondere auch für High-Mix/Low-Volume-Fertigungen ideal.
Herausforderungen im Selektivlöten
Müssen sehr viele Pins gelötet werden, zum Beispiel Boards mit zahlreichen Bauteilen oder große Nutzen, kann das Selektivlöten von der Taktzeit mit dem Miniwellenlöten nicht immer konkurrieren. In solchen Applikationen ist die sequenzielle
Abarbeitung der Lötstellen im Nachteil gegenüber einer simultanen Bearbeitung. Auch dafür gibt es Lösungen von Ersa.
Besteht die Anforderung einer sehr kurzen Taktzeit, kommt das Multiwellen-Verfahren zum Einsatz. Dabei handelt es sich um ein Dip-Lötverfahren, bei dem alle Pins simultan gelötet werden. Das Multiwellenlöten ermöglicht so hohe Durchsätze durch Lötzeiten von wenigen Sekunden für die gesamte Baugruppe. Jede Baugruppe erfordert ein produktspezifisches Lötwerkzeug – die Düsenplatte. Dies stellt die einzige Herausforderung des Verfahrens dar: Man verliert die Flexibilität der Miniwelle, da jedes Produkt ein eigenes Lötwerkzeug erfordert, hat aber gleichzeitig sehr hohe Durchsätze und erzielt kurze Taktzeiten.
Einstieg in das Selektivlöten
Die Versaflow ONE ist der neue Einstieg in die Versaflow Welt des Selektivlötens. Sie bietet Inline-Technik zum Preis einer Batch-Maschine. Sie ist die erste Anlage ihrer Klasse, die optional zwei Tiegel pro Lötmodul ermöglicht, deren Abstand zueinander manuell in Transport-Richtung variabel einstellbar ist. Daher ist sie die ideale Wahl für die Klein- und Serienfertigung einfacher Baugruppen, die zuverlässige Technik bei hohem Durchsatz erfordern. Die Versaflow ONE beinhaltet alle Features der Serie und baut somit auf der jahrzehntelangen Erfahrung des Herstellers im Selektivlöten auf. Sie hat standardmäßig einen 3-mm-Pin-Ketten-Transport und eine programmgesteuerte Breitenverstellung für höchste Flexibilität und Leistung. Das Flux-Modul setzt auf das bewährte Multidrop-System mit einem oder zwei Fluxköpfen und zahlreichen Optionen. Die Präzision des Multidrop-Fluxers ermöglicht nahezu jede denkbare Geometrie. Die Vorheizung ist in der Grundausstattung mit einem kurzwelligen IR-Heizmodul von unten ausgestattet. Optional ist eine Oberheizung mit Konvektion in der Vorheizung möglich. Eine berührungslose Überwachung der
Leiterplattentemperatur in der Vorheizung garantiert höchste Prozesssicherheit.
Viele Automatismen wie automatische Düsenaktivierung oder Lotdrahtzufuhr erhöhen die Verfügbarkeit und damit den Durchsatz. Nicht zuletzt verbessern sie die Nutzerführung, worauf auch die Bediensoftware Ersasoft 5 optimiert ist. Zudem verfügt die Versaflow ONE über die neuesten Smart Features wie Traceability und die Anbindung an die Kurtz Ersa Connect Plattform und ist somit eine
sichere Investition, um für zukünftige Anforderungen in der digitalisierten Elektronikfertigung gerüstet zu sein.
Weitere Lösungen für das Selektivlöten
Die Systeme der Serie Versaflow 3 sind mit weit über 2.000 installierten Anlagen weltweit die „Arbeitstiere“ im Bereich der Selektivlöttechnik. In dieser Baureihe stehen umfängliche Optionen zur Verfügung, die es erlauben, die Anlagen mit bis zu sechs Löttiegeln in drei Lötmodulen auszurüsten. Die verfügbaren Optionen sind hier für die Bearbeitung von Nutzen-Leiterplatten optimiert, indem sich der Abstand der beiden Löttiegel auf den Nutzen-Offset einstellen lässt. Alternativ lassen sich die Löttiegel mit unterschiedlichen Lötdüsen-Geometrien oder Lotlegierungen rüsten, was weitere Vorteile in der Nutzung der Anlagen eröffnet. Die Wahl dieser Optionen im Lötprogramm sind teilautomatisiert.
Ebenso sind der Flux-Bereich und die Vorheizungen mit zahlreichen Optionen optimal auf die spezifischen Bedürfnisse der Kunden und die individuellen Applikationen der zu fertigenden elektronischen Baugruppen anpassbar. In den maximalen Ausbaustufen sind Taktzeiten und Durchsätze zu erzielen, die man ansonsten nur mit Wellenlötanlagen erreicht. Gleichzeitig bietet sich hier jedoch die Möglichkeit, alle Lötstellen auf einer Baugruppe so individuell zu programmieren, dass jede Lötstelle nur die Wärmeenergie erhält, die für den Lötprozess erforderlich ist. Das reduziert die Temperaturbelastung der Baugruppen auf das Minimum, was wiederum positiv auf deren Zuverlässigkeit wirkt.
Aufbauend auf den Features der Versaflow 3, bietet das Flaggschiff Versaflow 4 zusätzliche Flexibilität im Flux- und
Lötbereich. Die optionalen Ultra-Flex-Module im Flux- und Lötbereich sind so gestaltet, dass jeweils zwei Fluxköpfe bzw. Löttiegel auf zwei getrennten, unabhängig voneinander arbeitenden Achssystemen in jeweils einem Modul angeordnet sind. Für die Bearbeitung von Baugruppen hat der Anwender hier die Möglichkeit der freien Nutzung von X-, Y- und Z-Variabilität. Diese Flexibilität bietet bei automatischer Programmierung das höchste Maß an variabler Nutzung, die überhaupt möglich ist. Diese Variabilität ist der Grund dafür, dass dieses System in der Fertigung von lötwärmeintensiven Invertern für die E-Mobilität und PV-Industrie quasi einen Standard darstellt.
Die Lötaggregate der Versaflow 4 sind mit IP-Prozesskameras bestückt. Diese ermöglichen durch digitale Bildverarbeitung die Rüstkontrolle der Lötdüsengeometrie, die Lötwellenhöhenmessung sowie die Benetzungskontrolle der Lötdüsenoberflächen. Darüber hinaus zeichnet die Prozesskamera ein Video jedes Lötvorganges auf, sofern der Anwender diese Funktion aktiviert.
Abrundung des Anlagenspektrums
Die in der Elektronikfertigung häufig anzutreffenden Inselfertigungen erfordern ebenfalls leistungsstarke Selektivlötanlagen, die flexibel auf das Baugruppenspektrum der Anwender programmierbar sind, bei gleichzeitiger Forderung nach kleiner Stellfläche. Dieser Bereich der Selektivlöttechnik wird mit der Ecoselect-Baureihe abgedeckt. Diese Anlagen sind sowohl
Inline- als auch Batch-fähig – das heißt, sie lassen sich an derselben Position be- und entladen. Für die Konfiguration flexibler Fertigungsinseln stellt diese Betriebsweise einen großen Vorteil dar. Im Vergleich zu den Systemen der Versaflow Reihe findet in der Ecoselect das Fluxen, Vorheizen und Löten auf einer Baugruppe grundsätzlich sequentiell statt, da sich immer nur eine Baugruppe zur Bearbeitung in der Anlage befindet.
Standardprozesse und Qualifizierung
Über das gesamte Anlagenspektrum von der Ecoselect über die Versaflow ONE bis hin zu Versaflow 3 und 4 finden die gleichen Funktionselemente in Fluxer, Vorheizung und Lötmodul Verwendung. Das hat für den Anwender den großen Vorteil, dass in allen Selektivlötanlagen des Unternehmens ein Standard-Lötprozess zur Verfügung steht, der über das gesamte Anlagenspektrum kompatibel und damit austauschbar bzw. vergleichbar ist. Das gibt dem Anwender die Sicherheit, den Selektivlötprozess nur einmal qualifizieren zu müssen, wenn dies von Kundenseite gefordert ist.
Ausblick: Ob elektronische Baugruppen für In-Ear-Kopfhörer in der Größe eines Fingernagels, 5G-Antennensysteme mit drei Meter Länge, Dickkupfer-Leiterplatten der Leistungselektronik oder hochlagige Multilayer der Kommunikationstechnik – die Selektivlötsysteme decken diese Anwendungsfälle zuverlässig ab. Flexibilität bis in die individuellen Prozessparameter für jede einzelne Lötstelle sowie hohe Anforderungen an Durchsatz und Qualität zeichnen diese Selektivlötanlagen aus. Die Anlagenvielfalt kombiniert mit einem weltweiten Servicenetz, individueller Prozessunterstützung und den umfangreichen digitalen Services, die das Unternehmen in der Kurtz Ersa-Connect-Plattform zusammengefasst hat, gibt den Kunden rund um den Globus größte Sicherheit: Technologie, Prozess, Qualität, Service, Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit. Die Entscheidung für den Weltmarktführer der Löttechnologie zahlt sich in jeder Hinsicht aus!
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