In der letzten Dekade hat Seica die auf Laser-Technik basierende hochmoderne Selektivlöt-Technologie Firefly entwickelt, die den komplexen Anforderungen des Selektivlötens in der Baugruppenfertigung bis ins Detail Rechnung trägt. Jetzt hat das Unternehmen in eine neue Generation selektiver Laser-Lötsysteme investiert, insbesondere in die Vierte Dimension. So entstand die Firefly4D-Serie, die Leistung und Potenzial beim Selektivlöten spürbar verbessert.

Bild 1: Laser, Kamera und Pyrometer teilen sich den optischen Pfad und verbessern so Leistung und Prozessstabilität. Seica

Bild 1: Laser, Kamera und Pyrometer teilen sich den optischen Pfad und verbessern so Leistung und Prozessstabilität. Seica

Firefly-Maschinen basieren auf einem geneigten Laser spezieller Wellenlänge mit konusförmiger Strahlfokussierung. Je nach Lötstelle lässt sich der Abstand zwischen Strahlaustritt und zu lötender Verbindung variieren. Ein Sensor regelt diesen Abstand präzise. So ist die Größe des angestrahlten Flecks der Oberfläche konfigurierbar. Die für jede Lötstelle optimierte Laserleistung und das integrierte Strahlungsthermometer (Pyrometer) für die Prozessregelschleife sorgen für einen stabilen, wiederholbaren Prozess, der auch extrem anspruchsvolle Abnahmekriterien erfüllt.

Bild 2: Die vertikale Ausrichtung des Lasers verhindert die seitliche Ablenkung des Laserstrahls. Dadurch gibt es deutlich mehr Anwendungsmöglichkeiten. Seica

Bild 2: Die vertikale Ausrichtung des Lasers verhindert die seitliche Ablenkung des Laserstrahls. Dadurch gibt es deutlich mehr Anwendungsmöglichkeiten. Seica

Weitere wichtige Systemkomponenten sind das ausgeklügelte Lotdraht-System (Multi-Core-Lotdraht) und die weiterentwickelte Managementsoftware, die in alle Seica-Plattformen integriert ist. Aufgrund dieser elementaren Eigenschaften konnte Seica im Lauf der Jahre über hundert Systeme in Betrieb nehmen – auch bei kritischen Anwendungen wie Automobilelektronik, Biomedizintechnik oder Industrieautomatisierung.

Ausgeklügeltes Optisches Konzept

Seica hat die Architektur der Laser-Selektivlötanlagen Firefly weiterentwickelt und präsentiert Firefly4D. Hier nutzen alle Komponenten der Optik dieselbe Strahlungsachse und der Laser ist nicht geneigt, sondern vertikal angeordnet. Diese und weitere neue Merkmale führen zu mehr Leistung, höherer Prozessstabilität und unkomplizierter Kalibrierung.

Die vierte Dimension des Laser-Selektivlötens

Die Architektur der Firefly-Systeme hat sich im Lauf der Jahre immer weiter entwickelt und damit bereits zahlreiche Probleme beim Einsatz von Lasersystemen für Lötprozesse gelöst. Obwohl ausgeklügelte Technologien zum Einsatz kamen, war die F&E-Abteilung von Seica fest davon überzeugt, dass ein vollständiger Neuansatz einige Schwierigkeiten noch besser meistern könnte.

Bild 3: Runde Laserstrahlen können durch das Befestigungsloch des Bauteils dringen und zu Verbrennungen auf der Gegenseite der Leiterplatte führen.

Bild 3: Runde Laserstrahlen können durch das Befestigungsloch des Bauteils dringen und zu Verbrennungen auf der Gegenseite der Leiterplatte führen. Seica

Im Firefly4D-System ist der Laser beispielsweise nicht mehr geneigt, sondern vertikal angeordnet. Die Optik ist jetzt so konzipiert, dass alle Einzelkomponenten dieselbe Strahlungsachse nutzen. Der Laser, die Kamera und das Pyrometer teilen sich den optischen Pfad und sorgen so letztendlich für eine verbesserte Leistung und Prozessstabilität bei unkomplizierter Kalibrierung (Bild 1).

Die vertikale Ausrichtung des Lasers hat das Problem der seitlichen Ablenkung des Laserstrahls (Bild 2) gelöst, wodurch sich die Anwendungsmöglichkeiten stark erweitert haben. Allerdings konnten Laserstrahlen durch das Befestigungsloch des zu verlötenden Bauteils dringen (Bild 3) und auf der Gegenseite der Leiterplatte Verbrennungen hervorrufen.

Bild 4: Ist die Querschnittsfläche des Laserstrahls ringförmig statt rund, dringen keine Strahlen mehr durch das Befestigungsloch.

Bild 4: Ist die Querschnittsfläche des Laserstrahls ringförmig statt rund, dringen keine Strahlen mehr durch das Befestigungsloch. Seica

Daraufhin hinterfragten die Ingenieure das optische Konzept und änderten die Querschnittsfläche des Laserstrahls von rund in ringförmig (Bild 4).

So ließ sich die Energie statt auf den Bauteilanschluss auf das Kupfer der Anschlussfläche fokussieren. Das verhindert, dass der Laserstrahl durch das Loch dringt und den unteren Teil des Bauteils beschädigt. Auch die Laser-Wellenlänge und die Art des Pyrometers haben sich im Firefly4D signifikant geändert. Das ist aber noch nicht alles.

Die stark überarbeitete Architektur des Systems verbessert die Ergonomie für Endbenutzer, beansprucht weniger Platz und vereinfacht die Wartung. Einige kundenspezifische Baugruppen des Firefly4D ließen sich durch Standardausführungen ersetzen. Auch die Anordnung der internen Komponenten wie Antriebe, elektrische Baugruppen und mechanische Teile ist mit Hinblick auf eine einfache Systemkalibrierung umgestaltet.

Firefly4D T60 Seica

Erstmals auf der Productronica 2017 zu sehen: Firefly4D T60 Seica

Firefly4D ist in die Produktion integriert und vorbereitet für einfache Verwaltung, Überwachung und Fern-Traceability. Die Serie beinhaltet eine Oberseiten- und eine Unterseiten-Version. Auf der Productronica 2017 präsentiert Seica die Version T60 dem Fachpublikum als Weltpremiere.

Productronica 2017: Halle A1, Stand 445