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Indexhöhe zwischen den Trays für die chinesischen Vertikalöfen V-Pro-Plus.
CAD-Ansicht des mit acht Heizzonen ausgestatteten Vertikalofens Vertical-Pro-Plus.
Verlegen der fertig konfektionierten und beschrifteten Kabel.
Im Lieferumfang ist auch die komplette Soft- und Hardware-Steuerung inklusive MES-Anbindung enthalten.
Markus Lüscher (CEO), Mark Mühlethaler (Vertriebsingenieur) und Michael Hamberger (Vertriebsingenieur mit Produktmanagement und Projektleitung) erörtern die Indexhöhe zwischen den Trays.
Mit seinen Vertikalöfen wie dem Vertical-Pro erfüllt Lükon die Anforderungen an eine Produktprozessierung und -handhabung unter Reinraumbedingungen bei minimaler Stellfläche.

Aushärten, Tempern und Trocknen: Mit seinen Platz sparenden Ofenkonzepten beliefert das Schweizer Unternehmen zahlreiche Kunden aus Automobil-, Elektronik- und Halbleiterindustrie. Neben dem klassischen Vertikalofenmodell Vertical-Pro (V-Pro) und dem kleineren Compact-Pro (C-Pro) ist nun das jüngste Mitglied erhältlich, die auf hohe Kapazitäten ausgelegte Vertical-Pro-Plus (V-Pro-Plus). Der Vertikalofen setzt dabei auf die Vorgängerversion Vertical-Pro auf, die mit modularem Aufbau aufwartet und das Trocknen von komplexen Bauteilen, SMT-Klebetechnik und Schutzlacken genauso erlaubt wie das Aushärten von Glob-Top-Anwendungen und dem Underfill bei der Flip-Chip-Montage. Auch lassen sich kundenspezifische Wärmeprozesse realisieren. Bei der V-Pro werden die Baugruppen auf Werkstückträgern befördert und laufen im Ofen den ersten Stapel hinauf. Sie durchqueren mit einer angepassten Taktzeit mehrere Heizzonen. Anschließend werden sie in den zweiten Stapel überführt und laufen dort durch weitere Heizzonen wieder abwärts. Danach erfolgt die Abkühlung der Bauteile in der Kühlzone und zum Schluss die Übergabe an die Produktionslinie.

Die Prozesstemperatur lässt sich dabei standardmäßig von 50 °C bis hin zu 200 °C regeln. Die Wärmezonen sind als einzelne Kammern aufgebaut, mit unabhängiger Temperaturregelung und Überwachung. Die Wärme wird durch Umluft als optimierte Strömung übertragen. Dabei erfolgt die Luftführung horizontal und symmetrisch – mit zwei entsprechend positionierten Wärmesensoren pro Kammer. Die Beheizung mit Rohrheizkörpern ist für jede Wärmekammer einzeln vorgesehen, sodass eine gleichmäßige Temperaturverteilung gegeben ist. Die Wärmeleistung  mit 4,0 bis 9,0 kW pro Kammer erlaubt eine schnelle Aufwärmzeit und stabile Ergebnisse. Die Wärmekammern sind so zusammengestellt, dass eine optimale thermische Trennung zwischen den einzelnen Heizzonen erreicht wird, wobei die Temperaturgenauigkeit ± 5 K bis 200 °C beträgt.

Wärmeprozesse im Reinraum stellen gehobene Anforderungen an geeignete Öfen. Hochwertige Isolation und durchdachte Luftströmung sind ein Muss. Direkt einher mit den Anforderungen an prozesstechnische Präzision und die Wiederholbarkeit (Repeatability) der Fertigungsbedingungen geht in der Regel auch die Nachverfolgbarkeit (Traceability) der Prozessparameter bis hin auf Einzelproduktebene. Mit seinen Vertikalöfen erfüllt Lükon diese umfangreichen Anforderungen an eine Produktprozessierung und -handhabung unter Reinraumbedingungen bei minimaler Stellfläche.

Ein „Plus“ für mehr Leistung

Um den ständig steigenden Anforderungen nach größerem Durchsatz gerade bei längeren Prozesszeiten gerecht zu werden, hat Lükon den Vertikalofen Vertical-Pro-Plus mit einem erheblich vergrößerten Tray entwickelt. Die Kundenanforderung eines namhaften Herstellers von Computer-prozessoren veranlasste das Unternehmen dazu, die Tray-Nutzfläche auf eine Fläche von 750 mm x 650 mm zu vergrößern. In dieser kundenspezifischen Version erzielt der Sechs-Zonen-Ofen einen Durchsatz von rund 6.300 BE/h bei einer Verweildauer von einer Stunde im Ofen (Heizen und Kühlen). Der Vertikalofen ist mit einem geeigneten automatischen Handlingsystem ausgerüstet.

Der Vergleich mit den anderen Vertikalöfen verdeutlicht die hohe Kapazität der V-Pro-Plus-Anlage. Bei angenommenen fünf Produkten (im C-Pro) beziehungsweise zehn Produkten (in V-Pro und V-Pro-Plus) pro kundenseitigem Werkstückträger und Vertikalöfen mit jeweils drei Heizzonen und einer Kühlzone fasst ein komplett bestückter Ofen C-Pro 345 Prozessoren, beim V-Pro sind es 1540 und beim V-Pro-Plus 4300 Chips. Überdies lassen sich die Ofentypen V-Pro und V-Pro-Plus mit bis zu 14 Zonen ausstatten. Für die V-Pro-Plus mit 12 Zonen ergäbe sich somit ein maximales Fassungsvermögen von rund 12.300 Prozessoren respektive 1230 kundenspezifischen Werkstückträgern à 10 Prozessoren. Auch der Vergleich mit einer Horizontalanlage ist beachtlich: Bei einer Abmessung von 310 mm x 140 mm pro 10er-Werkstückträger und einer lückenlosen Anordnung von jeweils zwei Werkträgern nebeneinander – also einer Bandbreite von 620 mm – würde man einen Horizontalofen mit einer Gesamtlänge von rund 86 m benötigen. Der V-Pro-Plus hat hingegen eine Grundfläche von lediglich 3,2 m x 2,5 m.

Kundenspezifische Variante für China

Bei einer Grundfläche von 3,2 m x 2,6 m und eine Höhe von 2,8 m bringen die drei Vertikalöfen in der Plus-Konfiguration mit jeweils acht Heizzonen 3 t auf die Waage. Mit Taktraten von 72 s respektive 144 s lassen sich Beladungsvarianten geometrisch unterschiedlicher Module mit bis zu 2 kg realisieren. Im Anschluss daran folgt der 180 min dauernde Aushärteprozess bei 125 °C (±5). Zwei Scara-Roboter nehmen die Be- und Entladung des Ofens vor. Eine Kühlzone am Ausgang stellt die Einhaltung der Norm EN-ISO-13732 sicher: Die Module verlassen den Ofen mit einer Temperatur von unter 51 °C. Diesen enormen Teiledurchsatz bewältigt der Ofen mit einer Heizleistung von etwa 79 kW. Im Lieferumfang ist auch die komplette Soft- und Hardware-Steuerung inklusive MES-Anbindung enthalten.

Die Schwierigkeiten in diesem internationalen kulturübergreifenden Geschäft liegen eher im ungewohnt hohen Ausmaß an administrativen und begleitenden Aufwänden als in den hohen konstruktiven Anforderungen. Mit der Organisation und dem gegenseitigen Unterzeichnen des Kaufvertrages mussten im Vorfeld viele Barrieren überwunden und Vereinbarungen getroffen werden, damit das Geschäft letztlich durch ein Akkreditiv der Bank of China gesichert werden konnte. Beflügelt durch diesen Auftrag kann der Schweizer Anlagenbauer weiter expandieren und hat deshalb zwei weitere Verkaufsingenieure eingestellt.

Durchdachte Wärmeprozesse

Den Wärmeprozessen und der Konzeption kundenspezifischer Wärmeprozessanlagen hat sich der Schweizer Mittelständler verschrieben. Die sich durch eine hohe Zuverlässigkeit kennzeichnenden Vertikalöfen sind vor allem reinraumtauglich. Auch überall dort, wo beengte Platzverhältnisse Platz sparende Ofenkonzepte mit hohem Durchsatz verlangen, finden die Vertikalöfen ihren Einsatz.