CCS100VAC: Vakuumdampfphasenlöten ohne Kompromisse

Eine Weiterentwicklung des klassischen Dampfphasenlötens ist das Vakuumdampfphasenlöten – auch bekannt als Reflow-Löten unter Vakuum. Dieses Verfahren eignet sich besonders für Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Verbindungsqualität. Nachdem die Lotpaste vollständig aufgeschmolzen ist, wird die Prozesskammer evakuiert. Der dabei entstehende Unterdruck entfernt gasförmige Einschlüsse aus den Lötstellen. Das Ergebnis sind gleichmäßige, voidfreie Lötverbindungen – ein wesentliches Merkmal für hohe Zuverlässigkeit in kritischen Einsatzbereichen.

Mit der CCS100VAC stellt IBL Löttechnik eine neue Generation von Inline-Dampfphasenlötanlagen vor, die speziell für den 24/7-Betrieb in anspruchsvollen Fertigungsumgebungen entwickelt wurde. Die Anlage kombiniert die bewährte homogene Erwärmung der Dampfphase mit integrierter Vakuumtechnologie und einer fortschrittlichen Prozesssteuerung. Ziel ist die Herstellung besonders zuverlässiger, voidfreier Lötverbindungen – etwa für sicherheitskritische Anwendungen in der Automobil-, Luftfahrt- oder Medizintechnik. Dank modularer Bauweise, automatisierter Werkstückträgerführung und präziser Temperaturregelung setzt die CCS100VAC neue Standards bei Taktzeit, Prozessstabilität und Qualitätssicherung.

Sicher löten – ganz ohne Voids

Die CCS100VAC ist als Hochleistungsinlineanlage konzipiert und für die direkte Integration in die Fertigungslinie vorgesehen. Hervorzuheben ist, dass es sich dabei um eine Kombination aus der präzisen Dampfphasenlöttechnik, einer integrierten Vakuum-Funktion und der Advanced Process Control Software handelt.

IBL-Löttechnik nutzt hierfür die bewährte homogene Erwärmung der Dampfphase. Die integrierte Vakuum-Technologie zielt auf die Eliminierung von Lufteinschlüssen (Voids) ab, dem Hauptproblem hochzuverlässiger Lötverbindungen. Durch das Anlegen eines Vaku-ums während des Lötvorgangs werden Lufteinschlüsse im Lot minimiert, was die elektrische und mechanische Stabilität der Lötstellen deutlich verbessert. Dies ist insbesondere für sicherheitskritische Anwendungen (z.B. in der Luftfahrt-, Automobil- oder Medizintechnik) wertvoll.

Wie sich mit Ameisensäure Löten lässt

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Homogene Erwärmung durch die Dampfphase

Das Löten in einer Dampfphasenlötanlage bietet signifikante Qualitätsvorteile. Vor allem werden die Komponenten nicht überhitzt, da die Betriebsflüssigkeit einen sehr stabilen Siedepunkt aufweist und alle Komponenten dieselbe maximale Temperatur erfahren. Wenn die Baugruppen in die Dampfdecke eintauchen, findet die Energieübertragung gleichmäßig und effizient statt. Im Vergleich zum Konvektionsverfahren wird in der Dampfphase die gesamte Baugruppe gleichzeitig und damit homogen erwärmt. Eine ungleiche Wärmeverteilung ist dadurch ausgeschlossen. Die Energieübertragung kann zudem durch die Eintauchtiefe der Baugruppe in die Dampfdecke gesteuert werden.

Taktzeiten neu definiert

Dank der modularen Konstruktion ließ sich die Vakuumkammer in die Anlage integrieren. Die CCS100VAC erreicht Taktzeiten von nur 10 bis 14 Sekunden für Platinen in Eurokartengröße, was dem Tempo moderner Bestücker entspricht. Auf dem Werkstückträger finden beispielsweise gleichzeitig 24 Platinen Platz, was im Umlaufbetrieb die kurzen Zykluszeiten realistisch macht. Gleichzeitig bleibt IBL seinen Kernvorteilen treu: Das Löten erfolgt in einer gesättigten und inerten Dampfdecke ohne Stickstoff. Diese Methode ist optimal für komplexe Baugruppen wie Multilayer oder bei unterschiedlichen Komponentengrößen.

Fortschrittliche Prozessführung: Die Advanced Control Software

Mit Advanced Process Control (APC) bringt IBL neue Präzision ins Dampfphasenlöten. Die intelligente Steuerung sorgt für stabile Prozesse, hohe Effizienz und klare Datenübersicht – bei minimalem Bedienaufwand. Fehlerquellen werden reduziert und die Produktivität steigt nachhaltig. Die Anlagensteuerung sorgt für präzise und wiederholbare Lötprozesse. Die fortschrittlichen Softwaremodule spielen eine entscheidende Rolle für die Qualitätssicherung:

• Automatic Gradient Control: Herzstück der neuen Steuerung ist die Automatic Gradient Control (AGC). Die AGC ermöglicht die einfache Implementierung von Industriestandard-Prozessparametern. Sie bietet eine wiederholbare und zuverlässige automatisierte Prozesskontrolle mit der Aufgabe, das Ziel-Reflow-Profil durch ihre aktiven Regelungen während des laufenden Lötprozesses einzuhalten. Der Benutzer kann den gewünschten Heizgradienten für verschiedene Temperaturbereiche in °C pro Sekunde eingeben. Der bestehende SVP-Prozess ermöglicht dann zusammen mit der AGC eine gezielte und reaktionsschnelle Änderung des thermischen Energieflusses.
• Advanced Process Monitoring (APM): Die APM kombiniert die Möglichkeit, thermische Reflow-Profile gemäß vordefinierten Spezifikationen mit einem kontinuierlichen Prozess- und Produktionsüberwachungssystem zu analysieren. Die Überwachung beinhaltet ein automatisches Benachrichtigungs- und Erfassungssystem. Dieses System speichert die Ergebnisse der gemessenen Prozessdaten und erstellt eine Warnmeldung auf dem HMI der Maschine, falls die Prozessdaten außerhalb des vordefinierten Prozessfensters lagen. Da die APM die Funktion bietet, spezifische Prozessspezifikationen mit dem Produktprogramm zu verknüpfen, kann jedes Produkt mit seiner eigenen Prozessfensterdefinition überwacht werden. Diese neu entwickelte Funktion unterstützt somit eine zukunftsorientierte Qualitätssicherungsmethode und trägt zur Steigerung des Produktionsqualitätsniveaus bei.

Wie Zollner Ressourcen im Lötprozess spart

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So funktioniert der 4-Schritte-Lötprozess:

1. Beladung und Transport: Am Anfang der Anlage befindet sich ein Baugruppen-Puffer. Die Baugruppen werden mittels Fördereinheit auf einen Werkstückträger transportiert. Die Werkstückträger haben eine große Kapazität und können Baugruppen bis maximal 1035×500mm aufnehmen. Eine vollautomatische Breitenverstellung sorgt für die passende Spur auf dem Werkstückträger und dem Pufferband.
2. Dampfphasenprozess: Dort sorgt die patentierte Vapour Energy Control (VEC) für eine optimale Wärmeübertragung. Der Werkstückträger bleibt unbewegt, während die gesamte Dampfdecke millime-tergenau vertikal zum Träger bewegt wird (Hub von 150mm), was eine hochpräzise Profilrealisierung ermöglicht.
3. Vakuumprozess: Wenn die Liquidusphase erreicht ist, wird der Werkstückträger durch eine Schleuse in die Vakuumkammer transportiert. Hier lässt sich ein Vakuum von bis zu 5 mbar erzeugen. Es stehen mehrere Programmeinstellungen zur Verfügung, wie Evakuierungsgeschwindigkeit, Endwert des Vakuums und Verweilzeit.
4. Kühlung und Entladung: Nach dem Vakuumvorgang wird der Werkstückträger in das Kühlmodul transportiert. Die Kühlung erfolgt flächendeckend von unten durch leistungsstarke Turbinen. Die Baugruppen werden in die nächste Station geschoben und der leere Werkstückträger zum Belademodul zurücktransportiert.

Systemintegration und Effizienz

Die Anlage hat standardmäßig zwei Werkstückträger. Eine höhere Anzahl von Werkstückträgern kann simultan in der Maschine betrieben werden, um eine optimale Auslastung der Anlage zu ermöglichen. Prozesswerte und -schritte sind jederzeit einsehbar. Das Datenmanagement erfolgt über einen integrierten Industrie-PC mit einem 21,5“ HMI Touch Panel. Diese Technologie erlaubt eine einfache Integration in bestehende Netzwerke mit umfassenden Traceability-Funktionen und lückenloser Prozessdatenerfassung.

Die CCS100VAC wurde für den 24/7-Betrieb konzipiert und arbeitet äußerst effizient. Der Energieverbrauch ist wesentlich geringer als beim Konvektionslöten, und durch die inerte Dampfatmosphäre wird kein Stickstoff benötigt. Um die Anlage zu betreiben, ist lediglich ein Kühlaggregat für die Kühlwasserversorgung notwendig.

Autor

Olaf Cieply, 

Global Sales Manager
IBL-Löttechnik GmbH, Königsbrunn