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Klaus Attenberger zeigt eine Leistungsbaugruppe, die mit Dampfphasenlötung hergestellt wurde.
Luftzerlegungsanlage zur Stickstoffgewinnung.
Test- und Lackierzelle mit Umlufttrocknung.

Der aufstrebende Elektronikfertigungs-Dienstleister (EMS) aus Konzell hat sich auf die Klein- und Mittelserienfertigung spezialisiert. Neben der klassischen Elektronikfertigung offeriert der EMS auch Kabelkonfektionierung, Gerätemontage und die Konstruktion von mechanischen Baugruppen und Vorrichtungen. Auch wenn das Angebotsspektrum vielfältig ist, der Wettbewerb in der Klein- und Mittelserienfertigung ist indes groß. Sich abzuheben und den anderen einen Schritt voraus zu sein, ist das Gebot der Stunde. Dabei geht es nicht alleine darum, einen durchgängigen Qualitätsgedanken zu verinnerlichen, der nach DIN ISO 9001:2008 zertifiziert ist.

Vielmehr ist es absolut notwendig, stets die Produktionsprozesse zu überprüfen und zu optimieren. Denn durch eine nachhaltige und ressourcenschonende Elektronikfertigung spart man am Ende bares Geld, auch wenn die Investitionskosten zunächst hoch sein können. Ein weiterer erfreulicher Nebeneffekt: Mit der „grünen“ Produktion kann man bei den Kunden punkten.

Klaus Attenberger hat bei Gigler die Vertriebsleitung und Technische Leitung inne. Er hat maßgeblich die Prozesse der Elektronikfertigung im Klein- und Mittelserienbereich systematisch untersucht: „Im Rahmen einer Prozessbeurteilung haben wir uns auf die Bewertungspunkte Qualität, Umwelt, Energie, Arbeitsbelastung und Technologie konzentriert. Tatsächlich konnten wir signifikante Optimierungspotenziale erkennen und sukzessive umsetzen.“

Verbesserungen bei der Stickstoffeigenerzeugung

Das Löten unter Stickstoff bringt beim Wellenlöten, Selektivlöten und Reflowlöten den Vorteil, dass sich Oxidbildung verringert und sich dadurch weniger Lötfehler ergeben. „In unserer hauseigenen Stickstoffeigenerzeugungsanlage erzeugen wir den Stickstoff bedarfsgerecht, der dann automatisch den Lötanlagen zugeführt wird. Die Raumluft besteht aus 78 Prozent Stickstoff, dieser ist somit in großen Mengen vorhanden.“

Die Luftzerlegungsanlage filtert aus der Druckluft den Stickstoff und man kann hier Reinheitsgrade von bis zu 99,999 Prozent erzeugen, versichert er weiter. Der Restsauerstoffgehalt wird je nach Prozess und Anforderung der Baugruppe eingestellt. Die Eigenerzeugung des Stickstoffes ist gerade für Klein- und Mittelständler sinnvoll, da hier die Tankmieten und Transportkosten entfallen. Der Sticksoff ist innerhalb von wenigen Minuten aus Strom und Luft hergestellt und kann jederzeit verwendet werden. Erfreulich: Der Stickstoffgenerator arbeitet weitgehend ohne Wartung.

SMD-Lötprozess mit Dampfphasen-Löten

Neben den Reflowöfen hat Gigler auch Dampfphasenlötanlagen, die üblicherweise komplett ohne Stickstoff auskommen. Diese Anlagentechnik benötigt im Vergleich zu den Reflowlötanlagen nur ein Drittel Strom. Ein besonderer Vorteil für den Lötprozess ist die hundertprozentige sauerstofffreie Lötzone. Die Dampfdecke aus dem speziellen Lötmedium Galden ist schwerer als Luft und verdrängt jeden Sauerstoff. Da das umweltfreundliche Medium mit keinem Stoff eine Verbindung eingeht, ist eine rückstandsfreie Lötung gegeben und eine spätere Verarbeitung wie Lackierung oder Klebeprozesse möglich.

Durch die um 10 bis 20 °C geringeren Prozesstemperaturen gegenüber dem Reflowprozess werden die Bauteile gleichmäßiger und schonender im Dampfmedium gelötet. Das ist besonders bei bleifreien Leistungsbaugruppen beziehungsweise Baugruppen mit wärmeempfindlichen Bauteilen von Vorteil, berichtet Attenberger: „Es entfallen große Profilanalysen, da die Dampfenergie mit einem hohen Wärmeleitwert die gesamte Baugruppe auf eine einheitliche Temperatur bringt.“ Seiner Ansicht nach ist diese Anlagetechnik besonders geeignet für die High-Mix-/Low-Volume-Produktion.

Auch für die Fertigung von Leistungselektronik-Baugruppen ist der EMS mit dieser Maschinentechnologie gut gerüstet, da durch die Vakuumlötung eine voidfreie Lötung gegeben ist. Voids (Löcher in Lötverbindungen) sind für die Wärmeübertragung störend und für so manche Ausfälle im Leistungsbereich verantwortlich. Seit vielen Jahren ist der EMS mit dieser Technologie vertraut und hat mit einer Batch-Anlage einen großen Mix von Leiterplatten erfolgreich gelötet.

Mit der neuen, leistungsfähigeren Inlineanlage ist es neuerdings möglich, auch größere Volumina und anspruchsvolle Lötaufgaben der heutigen Zeit abzubilden, erläutert der Experte: „Die Auslegung auf das Layout ist für jedes Lötverfahren wichtig, um eine prozesssichere Produktion sicherzustellen. Daher bieten wir unseren Kunden eine kostenlose Unterstützung bei der Auslegung der Schaltungen.“

Effiziente Schutzlackierung von Baugruppen

„Schutzlackieren von Baugruppen nimmt einen immer größeren Stellenwert ein, da sich die Zuverlässigkeit von empfindlicher Elektronik auf diese Weise wesentlich verbessern lässt“, hebt der Experte hervor. Daher habe man jüngst in eine Anlage von Nordson Asymtec investiert, berichtet er. „Bei der Planung wurde auf eine energie- und umweltfreundliche Auslegung des Lackierprozesses Wert gelegt.“

Darüber hinaus wurden bei der Lackauswahl verschiedene Lacksysteme hinsichtlich ihrer Korrosions-/Umwelttestergebnisse, Verarbeitung und Vergilbung (bei Einsatz von LED besonders interessant) untersucht und bewertet. Das Unternehmen hat sich für ein Lacksystem von Lackwerke Peters, das SL1307 FLZ mit physikalischer Trocknung, entschieden. „Die Anlagentechnik ist so gestaltet, dass es möglich ist, mit niedrigem Energieaufwand und geringer Belastung für die Mitarbeiter effizient zu lackieren“, begründet er die Unternehmensentscheidung.

Hinsichtlich der Qualitätsanforderungen kann die Anlage ebenfalls punkten: Sie ist mit einem geschlossenen und temperierten Lacksystem, automatischer Druckregelung und automatischer Werkzeugvermessung ausgestattet, bei dem ein hohes Maß an Prozessfähigkeit gegeben ist, versichert Attenberger. Die Baugruppen werden durch den vorgeschalteten Prüfroboter mit einem Nadeladapter auf elektrische Funktion und AOI-Fehler geprüft und anschließend lackiert. Nach einem weiteren Kontrollschritt trocknen die Baugruppen in einem Schrank mit Umluftzirkulation. „Nach einer Stunde ist die Baugruppe ohne größere Energiekosten versandfertig durchgehärtet“, versichert er.

Verbesserte Gebäudetechnik spart Strom

Auch in der Gebäudetechnik arbeitet Gigler Elektronik auf einer „grünen Linie“ und nutzt seither die bei der Untersuchung gewonnen Energieeinsparpotenziale. So ist das Produktionsgebäude mit Vollwärmeschutz ausgestattet und wird in den Wintermonaten durch die Abwärme von Anlagen erwärmt. Am Dach der Produktion befindet sich eine Photovoltaikanlage, die die Umwelt entlastet.

Das gesamte Druckluftnetz wurde aus verlustfreien Rohrsystemen aufgebaut und so ausgelegt, dass der Leitungsdruck bei 5,5 bar liegt. Ferner wurden die Prozesse untersucht, inwieweit sich die kostenintensive Drucklufttechnik durch andere Antriebe ersetzen lassen. Das gesamte Leitungsnetz wird regelmäßig durch Begehungen auf Leckagen untersucht.

Ergonomisch, effizient, energiesparend

Für einen Dienstleister stehen in erster Linie Qualität, Flexibilität und Kosten im Vordergrund. Gigler Elektronik konnte unter Beweis stellen, dass sich die Prozesse durch die clevere Ausnützung von Umwelt- und Energiesparmaßnahmen durchaus verbessern lassen. Der KVP-Prozess ist in der gesamten Belegschaft verankert und sucht im Team die täglichen Verbesserungen in kleinen Schritten. Gigler sieht sich im Punkto „grüner Elektronik“ mit den Prozessen gut positioniert und ist für die Weiterentwicklung der Prozesse im Klein- und Mittelseriensegment aufgeschlossen. Die Produktionskette reicht von der Entwicklung über die Produktrealisierung für derzeit mehr als 1000 lebende Baugruppen und Geräte.