Flexibilität im
Flexibilität im Wellenlötprozess Kosteneffiziente High Mix Fertigung Die deutsche Elektronikfertigung zeichnet sich durch eine außergewöhnlich hohe Innovationskraft aus und ist weltweit trendweisend. Durch die zunehmende Individualisierung, sowohl bei Verbraucheranwendungen als auch im industriellen Umfeld, kommt dem Variantenmanagement in der Elektronikfertigung eine besondere Bedeutung zu. Eine stabile Wellenhöhe über die gesamte Breite sichert die automatische Messung und Regelung. Um im globalen Umfeld wettbewerbsfähig zu sein, müssen Elektronikfertigungen einerseits flexibel genug sein, die zunehmende Zahl unterschiedlichster Baugruppen zu produzieren. Gleichzeitig müssen dabei die Fertigungskosten nachhaltig reduziert werden. Herausforderungen, denen sich die High- Mix Fertigung auf dem Weg zum optimalen Produktionsergebnis gegenübersieht. Eine hohe Flexibilität und Kosteneffizienz im Fertigungsprozess wird nicht zuletzt durch moderne Anlagentechnik unterstützt. Speziell der Wellenlötprozess, der nach wie vor aus der Elektronikfertigung nicht wegzudenken ist, bietet im Hinblick auf die Steigerung von Flexibilität und Effizienz besonderes Potenzial und wurde von SEHO entsprechend auf den Prüfstand gestellt. Neue Pulsarstrahler in Kombination mit einer exakten Streckenüberwachung ermöglichen im Vorheizbereich eine deutlich höhere Flexibilität. Einer der Hauptvorteile dieser neuen Pulsar-Emitter basiert auf ihrer schnellen Reaktionsgeschwindigkeit. Bei der Bearbeitung von unterschiedlichen Produkten mit unterschiedlichen thermischen Anforderungen, die verschiedene Parametereinstellungen im Hinblick auf die Heizleistung erfordern, ist keine Wartezeit zum Erreichen der individuellen Einstellwerte nötig. Durch die Schaltung einzelner Strahler anstelle von ganzen Segmenten sind kürzeste Abstände zwischen Produkten mit unterschiedlichem Wärmebedarf realisierbar. Damit ist die kosteneffiziente Fertigung von der Großserie bis hin zu Losgröße 1 möglich. Zusätzlich kann der Energieverbrauch der Lötanlage für den Bereitschaftszustand ohne Last sowie für niedrigeren Durchsatz gesenkt werden. Da die Heizleistung der Pulsarstrahler innerhalb von Sekunden wieder im Arbeitsbereich ist, können die Heizungen in diesen Fällen auf ein Minimum gesetzt werden. Im Lötbereich bietet eine neue automatische Düsenhöhenverstellung bei hoher Variantenzahl deutlich mehr Flexibilität. Mit der automatischen Düsenhöhenverstellung können die Lötdüsen softwaregesteuert in der Höhe verstellt werden, um produktabhängig den optimalen Abstand zwischen Leiterplatte und Lötdüse zu ermöglichen. Sie bietet damit Unabhängigkeit vom Werkstückträger- bzw. Baugruppendesign, ohne die Taktzeit zu verringern, da keine mechanischen Umbaumaßnahmen erforderlich sind. Die automatische Düsenhöhenverstellung ist zudem an die Funktion des Sektorlötens gekoppelt. Bei diesem speziellen Feature können die Parameter Wellenhöhe und Transportgeschwindigkeit für bis zu 16 Leiterplattensektoren unterschiedlich programmiert werden. Mit der Ergänzung der individuellen Düsenhöhe bietet dieses System ein großes Prozessfenster und maximale Flexibilität sowie eine sichere Benetzung und einen bauteilebezogenen, definierten Lotabriss. Eine stabile Höhe der Lötwelle spielt in Wellenlötprozessen eine entscheidende Rolle. Ohne Unterbrechung des Produktionsprozesses und den Einsatz externer Messinstrumente war es bisher nicht möglich, die Wellenhöhe zu messen. Das Ergebnis ist in diesem Fall jedoch lediglich eine Momentaufnahme, die keine Rückschlüsse auf erforderliche Parameteränderungen und keinen Automatismus für eine Nachregelung bietet. Eine konstante Wellenhöhe wird üblicherweise durch die Regelung der Drehzahl des Motors, der die Pumpleistung im Tiegel erzeugt, sichergestellt. Es existieren bereits Methoden, die einen direkteren Bezug zur Wellenhöhe ermöglichen und die bei langsamen Veränderungen der Lötwelle aufgrund von nicht sofort erkennbarer Verunreinigung oder Abnutzung für eine höhere Prozesssicherheit sorgen. Diese Methoden sind jedoch auf turbulente Lötwellen, die sehr häufig bei der Fertigung elektronischer Baugruppen eingesetzt werden, nicht anwendbar, da sie eine glatte Oberfläche erfordern. Darüber hinaus wird bei diesen Lösungen nur an einem Punkt und auf einer Seite der Lötwelle gemessen, wodurch falsche Rückschlüsse für die gesamte Wellenbreite entstehen können. SEHO stellt nun die erste automatische Wellenhöhenmessung vor, die im Lötbe- 28 EPP Oktober 2020
Advertorial SEHO MWS 2300: Wellenlöten in Perfektion – flexibel und zukunftsorientiert. Programmierbare, individuelle Düsenhöhenverstellung erhöht die Flexibilität und Prozesssicherheit. reich der MWS 2300 integriert ist. Das System basiert auf einer Kontaktmessung, die sowohl bei laminaren als auch bei turbulenten Lötwellen zuverlässige Ergebnisse und Prozesse sichert. In einem individuell programmierbaren Zeitraster werden im Produktionsmodus der Anlage automatisch Messungen der Wellenhöhe durchgeführt, indem eine Leiste mit Sensorkontakten auf die Lötwellenoberfläche abgesenkt wird. Innerhalb einstellbarer Toleranzen wird die Wellenhöhe basierend auf den Messergebnissen und einem mathematischen Modell automatisch nachgeregelt, indem die Parameter entsprechend verändert werden. Bewegen sich die erforderlichen Einstellungen außerhalb des definierten Toleranzbereichs, errechnet das System eine Empfehlung, jedoch entscheidet der Maschinenbediener oder Prozessverantwortliche, ob die Parameteranpassungen zur Regelung der Wellenhöhe übernommen werden, oder ob zunächst die Ursache gegebenenfalls an anderer Stelle zu suchen ist. Alle Messergebnisse und nachgeregelten Parameter werden für eine vollständige Nachvollziehbarkeit des Prozesses protokolliert und stehen damit gleichzeitig als Qualitätsnachweis für die hergestellten Produkte zur Verfügung. Dieses neue System sichert zuverlässig einen stabilen Wellenlötprozess. Abweichungen vom Idealzustand des Prozesses und der Anlage sind schnell erkennbar und mögliche Ursachen können innerhalb kurzer Zeit behoben werden. ANSPRECHPARTNER Arne Neiser ist im Bereich Forschung und Entwicklung bei SEHO Systems GmbH tätig und betreut hier seit Anfang 2016 das Produktsegment Wellen- und Reflow-Lötanlagen. Nach seinem Master-Studium an der Universität Rostock sammelte er erste Erfahrungen beim Fraunhofer IGD und absolvierte ein Praktikum bei Infineon im Bereich Design for Manufacturing. Von 2012 bis 2015 war er wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Gerätesysteme und Schaltungstechnik der Universität Rostock, mit den Themenschwerpunkten AVT, Elektronikproduktion, Energy Harvesting und Bus-Systeme. PROFIL „Alles aus einer Hand“ – eine Strategie, die SEHO Systems GmbH als Systemlieferant mit modernster Automatisierungstechnik konsequent umsetzt. Als einziger Hersteller weltweit bietet das Unternehmen seinen Kunden innovative Systeme für alle Bereiche des automatisierten Lötens, Lösungen zur automatischen optischen Bestückkontrolle und Lötstelleninspektion, intelligente Konzepte für das Baugruppenhandling, Sonderanlagen und Know-how in Form von Seminaren. Anlagen von SEHO überzeugen durch Flexibilität, Leistungsstärke und Effizienz, unabhängig davon, ob es sich um Einstiegsmodelle, Anlagen für mittlere Produktionsvolumen oder um High-End-Systeme für die Großserienfertigung handelt. Firma SEHO Systems GmbH Frankenstr. 7 –11 97892 Kreuzwertheim Phone +49 (0) 93 42/8 89–0 info@seho.de www.seho.de EPP Oktober 2020 29
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