Siemens FS investierte mit the modula wave - Kirsten Soldering AG

Siemens FS investierte mit the modula wave ®
in eine reduzierte Fehlerrate
Die Siemens Elektronikfertigung in Volketswil liefert mit rund 230 Mitarbeitern mehr als 2,792 Mio.
bestückte und geprüfte Leiterplatten pro Jahr aus. Seit Anfang 2009 arbeitet das Werk Volketswil mit
Kirsten Soldering AG im Bereich THT zusammen.
Die Siemens AG ist ein weltweit
führendes Unternehmen der
Elektronik und Elektrotechnik.
430.000 Mitarbeiter entwickeln und
fertigen Produkte, projektieren und
erstellen Systeme sowie Anlagen
für massgeschneiderte Lösungen.
Das Werk in Volketswil, das zur
Division Building Technologies in
der Business Unit Fire and Safety &
Security Products (FS) gehört,
fertigt innovative Komponenten für
den Brandschutz.
the modula wave ® in der Siemens
Elektronikfertigung in Volketswil
Mit der neuen Wellenlötanlage the modula wave ® hat die Kirsten Soldering AG eine wesentliche
Voraussetzung für ein qualitativ hoch entwickeltes und Energie sparendes Lötsystem geschaffen.
Diese Lötanlage hebt sich in allen wesentlichen Komponenten von anderen Lötanlagen ab.
Durch die kompakte Bauweise konnte the modula wave ® in unserer Fertigung sehr kostengünstig und
platzsparend aufgestellt werden. Der modulare Aufbau leistete dazu einen wichtigen Beitrag.
Für den Transport und die Installation der Anlage in unseren Produktionsräumlichkeiten waren keine
speziellen Transportmittel und Gebäudemanipulationen notwendig. Jedes Modul (BxTxH max.
650x1400x1450mm) wurde einzeln transportiert und konnte so auch problemlos mit einem normalen
Aufzug in obere Stockwerke oder durch kleinere Tore gebracht werden. Es konnte hier, gegenüber
herkömmlichen Anlagen einiges an Kosten eingespart werden.
Die Anlagenkonfiguration wurde exakt nach unseren Anforderungen zusammengestellt. Falls sich
diese Anforderungen in Zukunft ändern, können einfach neue Module, wie z. B. weitere Vorheiz-
Module in kürzester Zeit und ohne grossen Aufwand in das bestehende System integriert werden.
Dies ist jederzeit auch nach einer gewissen Laufzeit möglich. Dadurch konnte die Erstinvestition klein
gehalten und das System kann jederzeit mit dem Anstieg des Produktionsbedarfs und zusätzlicher
Produkte um weitere Module erweitert werden. Dabei sind die Module immer nach dem gleichen
Prinzip aufgebaut und werden in der Fertigung dann einfach aneinander gestellt, ausgerichtet und
miteinander verschraubt. Die Anlage ist auch mit einer geringen Bauteile- und Komponentenvielfalt
konstruiert. Dies erleichtert natürlich die präventive Wartung für die Mitarbeiter und hält die Kosten
bei der Bereithaltung von Ersatzteilen gering.

Ebenso wurde auf eine energieeffiziente Bauweise geachtet. Dies macht nicht zuletzt der kompakte
Tiegel möglich, denn die Lotpumpe arbeitet nach dem Stator/Rotor-Prinzip und kommt somit ohne ein
einziges bewegliches Teil aus. Das einzige was sich bewegt ist das Zinn. Sämtliche Verschleissteile,
die bei herkömmlichen Lotpumpen Probleme bereiten können, entfallen somit. Aus diesem Grunde
kommt die Kirsten jet wave auch mit einem, im Gegensatz zu konventionellen Lotpumpen, wesentlich
kleinerem Zinnbad Volumen aus (nur ca. 60kg). Das bedeutet einen substanziell geringeren
Energieverbrauch und eine kurze Aufheizzeit von nur einer Stunde.
Herr Thomas Frey, Entwicklung / Konstruktion,
Kirsten Soldering AG (links) erläutert Herrn Reto
Rentsch, Lötprozessowner, Siemens Schweiz AG
(rechts) die einfache Handhabung der visko
Benutzeroberfläche
Durch den geringen Tiegelinhalt sind auch die Kosten des gebundenen Kapitals in Form von Zinn
wesentlich niedriger. Eine komplette Lotbefüllung des Tiegels kostet im Gegensatz zu
Wettbewerbsprodukten ein Bruchteil. In unserem Falle bei den momentanen Lotpreisen CHF 7'170.00
gegenüber CHF 65'500.00 eines anderen Herstellers. Die Entstehung von Krätze wird durch den
kompakten Tiegel und die daraus resultierende kleine, ungeschützte Zinn - Oberfläche minimiert und
dadurch wird auch der Zinnverbrauch gering gehalten. Mit dem Inhalt von nur 60kg Lot wird eine sehr
hohe Zinnumschlagshäufigkeit erreicht, was auch die Kontamination des Badinhaltes auf ein absolutes
Minimum reduziert. Muss der Tiegelinhalt dennoch einmal gewechselt werden, so sind die Kosten für
die Neubefüllung mit Zinn minimal.
Die Anlage wird mit einer Teilbegasung mit Stickstoff im kritischen Bereich betrieben. In Form einer
Stickstoffhaube wird der Tiegel weitestgehend abgedeckt. Über der Welle werden an den kritischen
Stellen (direkt am Wellenaustritt, unter der Hohlwelle am Ablauf des Zinns und über dem Zinnbad)
über Sinterrohre Stickstoff eingeblasen und beim Löten wird eine Restsauerstoffmenge zwischen 20
und 150 ppm erreicht. Dies führt zur Bildung einer qualitativ hochwertigen Lötstelle. Ausserdem wird
eine gleichmässige Wellengeometrie gewährleistet und die Bildung von Krätze weitestgehend
verhindert. Mit einem Verbrauch von ca. 15m3/h ist der Verbrauch relativ gering und steht somit in
einem guten Kosten-Nutzen-Verhältnis. Die Lötwelle wird durch Kanäle und den Düsenhals über eine
1,3mm breite Düse in eine anschmiegsame Gegenlauf-Jet-Hohlwelle geformt. Durch dieses Prinzip
lassen sich im Millimeterabstand unterschiedlich hohe Wellen erzeugen bis zu einer Höhe von ca.
35mm. Dies ermöglicht für die unterschiedlichsten Anwendungen immer eine optimale Einstellung
der Wellenhöhe. So erreicht die Welle zum Beispiel beim Abdecken von SMD- oder Kunststoff-
Bauteilen mit Hilfe einer Maske auch Lötpads in tiefen Taschen. Die Lötpads werden bei diesem
Verfahren aus relativ grossem Abstand mit Zinn angespült und nicht durch eine langsam fliessende

Welle (Deltawelle) geschleppt wie bei den meisten Lötanlagen. Aus diesem Grund ist es auch nicht
nötig, die Baugruppen über einen schrägen Transport durch die Welle zu fahren. Ein weiterer Grund
für die kompakte Bauweise von the modula wave ® ist der horizontale Transport durch die komplette
Anlage, das heisst es gibt eine einheitliche Transporthöhe und keine ansteigenden oder fallenden
Rampen, um wieder auf ein Ausgangsniveau zu kommen.
Die echte Modularität von
the modula wave ® ermöglicht immer
genau die Konfiguration, die der
Produktionsprozess erfordert.
Mit der hohen Fliessgeschwindigkeit von 0,8m/s bewirkt die Hohlwelle eine optimale Umströmung
beim Löten von geklebten SMD - Bauteilen auf der Unterseite und verhindert so die Bildung von
Lötbrücken. Die aus dem Bernoulli- Effekt resultierende Sogwirkung erübrigt ein mechanisches
Andrücken der Leiterplatten über ihr Eigengewicht hinaus. Ein für Qualität ebenso entscheidender
Punkt ist die schonende Behandlung der Platinen. Dank einstellbarer Kontaktzeit sind sie nur einer
sehr geringen Wärmebelastung ausgesetzt. Dies bedeutet wenig Stress für Platine und Bauteile.
Ein weiteres Plus bei the modula wave ® ist das in kürzester Zeit wechselbare und auf Rädern fahrbare
Lot–Cart. In einer separaten Dockingstation ist ein zweiter Lot–Cart mit einer anderen Zinnlegierung
z. B. bleihaltig auf einer bestimmte Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes vorgeheizt und die
Anlage kann dann innerhalb von kurzer Zeit z. B. von bleifrei auf bleihaltiges Lotmaterial (oder
umgekehrt) umgestellt werden. Auf diese Weise werden lange Wartezeiten für das Abkühlen und
Wiederaufheizen, respektive teure Stillstandzeiten auf überzeugende Weise minimiert. Im weiteren
können am zweiten Lot-Modul in der Dockingstation ohne Unterbrechung der Produktion Service- und
Einstell-Arbeiten ausgeführt werden. Der einfach gestaltete Aufbau der einzelnen Module erlaubt eine
gute Zugänglichkeit der einzelnen Komponenten. Dies sind die richtigen Voraussetzungen für die
präventive Wartung. So können verschlissene oder defekte Teile ohne grossen Aufwand getauscht
werden. Auch die Fluxereinheit, die präventiv regelmässig gereinigt werden muss, um einen
störungsfreien und sicheren Flussmittelauftrag zu gewährleisten, lässt dabei keine Wünsche offen.
Die komplette Einheit kann mit Hilfe von Schnellverschlüssen für Steuerung, Flussmittelzufuhr und
Druckluft und einer einfachen Schubladenkonstruktion innerhalb von wenigen Sekunden aus dem
Fluxer-Modul herausgenommen werden. Auf einem Tisch können dann alle wichtigen Stellen gut
zugänglich gereinigt und gewartet werden und die Anlage ist innerhalb kürzester Zeit wieder
produktionsbereit. Wenn die Stillstandszeit noch mehr minimiert werden soll, kann mit einer zweiten
Fluxer -Schubladeneinheit gearbeitet werden. Diese wird dann innerhalb einer Minute getauscht, und

die verschmutzte Einheit kann anschliessend während der Produktion in aller Ruhe gereinigt und für
den nächsten Einsatz vorbereitet werden.
Lesegerät für Strichcodes
und/oder RFID-
Transponder. So wird
das automatische Laden
und Ändern von
Programmen ermöglicht.
Es befindet sich im
Eingangsbereich des
Fluxer-Moduls und
erkennt für jedes Modul
das erforderliche
Programm.
Die Steuerung des ganzen Systems über die Bedienerkonsole mittels visko lässt keine Wünsche offen.
Die Bedienung der Anlage ist für das jeweilige Bedienpersonal sehr einfach. Durch ein RFID System
werden die einzelnen Programme mit allen kritischen Parametern automatisch abgerufen.
Der Bediener wird über das visko Steuerungssystem laufend und in Echtzeit über die gewünschten
Parameter informiert. Abweichungen werden sofort optisch und akustisch gemeldet. Sämtliche Werte
der durchlaufenen Prozess - Schritte werden in Log–Files gespeichert und können jederzeit für QS
relevante Informationen abgerufen werden.
Herrn Reto Rentsch, Lötprozessowner, Siemens Schweiz
AG, steht eine logische, graphische Benutzerführung über
einen touch-screen zur Verfügung.
Sämtliche Informationen über den jeweiligen Zustand in
den einzelnen Modulen werden in Echtzeit angezeigt und
sind in einem Log-File jederzeit abrufbar.
„Die Fehlerrate der verarbeiteten Leiterplatten
hat sich seit dem Einsatz der Kirsten Anlage
markant verbessert.“
Besonders zu erwähnen ist auch der exzellente Kundenservice der von der Firma Kirsten Soldering
gewährleistet wird. Unter anderem wurden firmenspezifische Anforderungen und zusätzliche Software
Wünsche, auch von der Bedienerseite, positiv aufgenommen und umgesetzt. Die Reaktionszeiten sind
kurz und immer verbunden mit effizienten und sehr kundenfreundlichen Lösungen.
Bei der Wahl der Wellenlötanlage waren für den Standort Volketswil folgende Faktoren von
besonderer Bedeutung: Investitionshöhe, Betriebskosten, geringer Wartungsaufwand, geringer
Energiebedarf und hohe Variantenflexibilität.
Kirsten Soldering AG
Hinterbergstrasse 28, CH-6330 Cham, Schweiz
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