Zestron: Reinigungsprozess ermöglicht Kosteneinsparung

Als einer der größten Elektronik-Spezialisten in Deutschland ermöglicht das Technologie-Unternehmen TQ-Group unterschiedlichsten Branchen maßgeschneiderte und innovative Lösungen – von der Idee bis zum fertigen Produkt. Das Produktportfolio reicht dabei von elektronischen Baugruppen, Embedded-Systemen, Elektromotoren und E-Bike-Antrieben über Smart-Home- und Gebäudeautomationslösungen bis hin zu Flugfunkgeräten und Transpondern.

Die TQ-Group wurde 1994 als 2-Mann-Unternehmen gegründet und besteht heute aus rund 1650 Mitarbeitern an 14 Standorten. In Durach werden zum Beispiel diverse elektronische Baugruppen produziert, die dann in Warmwasseraufbereitungssystemen sowie in Sitz- und Fönheizungen eingebaut werden. Diese werden im Anschluss in der eigens dafür angeschafften Mehrkammer-Tauchanlage gereinigt.

Bei TQ Systems In Durach werden diverse elektronische Baugruppen produziert. Zestron

Suche nach alternativen Reinigungsprozess

Eine Reinigung ist deshalb notwendig, da die Baugruppen mit Polyurethan vergossen werden und diese dafür eine Oberflächenreinheit von < 1,56 μg/cm² Eq. NaCl aufweisen müssen. Zudem sind bestimmte Baugruppen mit Steckern bestückt, in denen sich nach dem Lötprozess vereinzelt Flussmittelrückstände befinden können. Diese werden mit Hilfe eines Reinigungsprozesses entfernt, damit die Kontakte optimal freiliegen. Der ursprüngliche wasserfreie Reinigungsprozess erwies sich auf Dauer als zu zeit- und wartungsintensiv, da er eine zusätzliche Kontrolle benötigte. Hier wurde Zestron Europe kontaktiert, um eine Lösung auszuarbeiten. Der wasserfreie Prozess sollte laut Kundenwunsch mit einem halbwässrigen ersetzt werden.

Im Technischen Zentrum von Zestron in Ingolstadt wurden Versuche in einer MBtech NC25 Mehrkammer-Tauchanlage mit diversen Reinigungsmedien durchgeführt. Zestron

Zunächst wurden Vorversuche durchgeführt, im Anschluss weitere bestätigende Versuche  und dann folgten schließlich finale Versuche mit festgelegten Prozessparametern nach Absprache zwischen TQ-Systems und Zestron. Die Mehrkammer-Tauchanlage von MBtech, in der die Versuche durchgeführt wurden, basiert auf Druckumflutung (SUI) mit automatischer Be- und Entladestation (AL 25) für die Baugruppenträger. Zudem verfügt die Anlage über zwei Spülstufen sowie eine Vakuumtrocknung. Zur Ausarbeitung eines geeigneten Prozesses zur Reinigung der oben genannten Baugruppen wurden verschiedene Reinigungsmedien (wasserbasierend, alkalisch; wasserbasierend, pH-neutral; wasserbasierend, einphasig und lösemittelbasierend) getestet. Dabei variierten Konzentration (reinigerabhängig), Temperatur  (50 bis 60 °C) und Zeit (10 bis 20 min) der Reinigungsstufe. Des Weiteren erfolgte als Test sowohl eine Kalt- (RT) als auch eine Warmspülung (40 °C). Die Trocknung wurde mit einer Temperatur von 110 °C und einem Vakuum von 500 bis 300 mbar durchgeführt.

Innenansicht-der-Mehrkammer-Tauchanlage Zestron

Ergebnisüberprüfung durch Analytik-Tests

Die Überprüfung der Reinigungsergebnisse erfolgte mithilfe diverser Analytik-Testmethoden. So wurde eine optische Sichtprüfung mittels Makroskop durchgeführt und das Ergebnis nach IPC-610 beurteilt. Zur Begutachtung des Oxidationszustandes bzw. zur Überprüfung, ob metallisch blanke Oberflächen auf den Baugruppen vorliegen, wurde der Interferenzkontrast genutzt. Hierdurch erscheinen metallisch blanke Oberflächen schwarz, die als Störstellen erkannt werden können. Die ionische Verunreinigung wurde via Rose-Test (Resistivity Of Solvent Extract) gemessen und gemäß IPC-Standard J-STD-001 beurteilt. Zudem wurden die Baugruppen durch Schnelltests auf Harz- sowie Aktivatorenrückstände aus Flussmitteln untersucht. Die Trockenheit der Baugruppen wurde über einen Drucklufttest überprüft.

Die ionische Verunreinigung wurde via ROSE-Test (Resistivity Of Solvent Extract) gemessen und gemäß IPC-Standard J-STD-001 beurteilt. Zestron

Die Analysemethoden haben gezeigt, dass ein lösemittelbasierender Reiniger die besten Ergebnisse liefert. Die vereinzelten Flussmittelrückstände wurden dabei vollständig entfernt. Es waren nach der Reinigung weder Aktivatoren- noch Harzrückstände mittels Zestron Flux- beziehungsweise Resin-Test nachweisbar. Die Prozessempfehlung, welcher TQ-Systems folgte, bestand daher aus der Kombination NC25-Mehrkammer-Tauchanlage von MBtech und dem oben genannten Reinigungsmedium. Auf der Anlagenseite fiel die Entscheidung noch zusätzlich auf die Option AL (Automatic Loading).

Kombination aus Equipment und Reinigungschemie

Die Semi-Inline-Anlage mit Eingabe- und Ausgabepuffer lässt sich jederzeit mit Baugruppenträgern laden, sodass keine permanente Überwachung durch den Bediener erforderlich ist. Der Wunsch von TQ-Systems war es, zusätzlich ein automatisches Be- und Entladesystem für die Baugruppenträger zu installieren, wodurch keine Stillstandzeiten mehr hingenommen werden müssen. Durch diese Automatisierung kann die Anlage kontinuierlich laufen.

In die alte Anlage mussten noch die Träger manuell hinein- und wieder hinausgeschoben werden. 15 Baugruppenträger haben im Be- und Entladewagen der neuen Anlage Platz. Ohne die Option AL sind nur fünf Träger pufferbar. Dadurch steht dem Bediener mehr Zeit zur Verfügung, bis die Träger wieder mit Baugruppen bestückt werden müssen – bis zu 3 h. Berücksichtigt man die Arbeitszeit, die ohne die Option AL für das Öffnen der Tür sowie das Be- und Entladen des Baugruppenträgers notwendig wäre, lassen sich zudem zwei Reinigungszyklen pro Schicht einsparen. Zusätzlich ist es möglich, 15 Extra-Reinigungszyklen sogar nach Arbeitsende zu fahren, indem der Beladewagen am Ende des Arbeitstages vollständig geladen wird. Die Anlage fährt sich dabei selbstständig herunter, sobald der Reinigungsprozess abgeschlossen ist. Insgesamt wäre das eine Einsparung von 17 Baugruppenträgern pro Tag, was einer Baugruppenfläche von 5,5 m2 entspricht.

Auch die Seite der Reinigungschemie hat seine Vorteile zu verbuchen. So wird zusätzliche Arbeitszeit eingespart, da durch den Einsatz des lösemittelbasierenden Reinigungsmediums eine Konzentrationsmessung nicht notwendig ist. Die langen Badstandzeiten ermöglichen darüber hinaus einen kosteneffizienten Prozess – durch seltenes Wechseln des Bades und folglich auch durch verringerte Tauschintervalle der Anlagenfilter. Anlage und Reinigungschemie sind miteinander kompatibel. Somit reduzierte sich auch hier der Wartungsaufwand.

Gute Ergebnisse selbst nach 1000 Reinigungszyklen

Auch nach der Installation des Reinigungsprozesses werden zur Badüberwachung und zur Bestimmung der Badstandzeit des Reinigungsmediums regelmäßig Badproben zur Analyse nach Ingolstadt geschickt. Insgesamt hat sich der neue Prozess als Erfolg erwiesen.

So erreichte man nicht nur den Wegfall von Stillstandzeiten durch die automatische Be- und Entladung, sondern auch die Einsparung von Arbeitszeit. Vor allem die verlängerte Badstandzeit, wodurch selbst nach 1000 Reinigungszyklen im gleichen Reinigerbad noch gute Ergebnisse erzielt werden, ist ein Indiz für einen kosteneffizienten Prozess.

SMTconnect 2020: Halle 4, Stand 329

(hw)