Mit Stickstoff geht’s leichter

Eine lokale Stickstoffatmosphäre um das Lötwerkzeug vermindert die Oxidation durch Luftsauerstoff, ermöglicht eine Reduzierung des Flussmitteleinsatzes und verbessert die Ausschussquote. Ein Umströmen der Lötspitze im Stand-by beugt deren Verzunderung vor und vermindert so vorzeitigen Verschleiß der Lötspitze. Die neuartige Stickstoff-Generatorserie NG von ATN Automatisierungstechnik Niemeier ermöglicht jetzt sowohl für bestehende Lötanlagen als auch bei Neuprojektierungen eine kostengünstige Aufrüstung mit Stickstoff. Der in der Umgebungsluft enthaltene Stickstoff wird dabei durch eine Membran aus der werksseitig bereitgestellten Druckluft abgeschieden und an den Lötkopf geleitet, um eine schützende Atmosphäre zum Löten zu erzeugen.

Die optional verfügbare Vorwärmung des Stickstoffs ermöglicht, dass die Leistung des Lötkolbens ausschließlich zur Erwärmung der Lötspitze zur Verfügung steht und nicht zum Aufheizen des Gasstroms verwendet werden muss. Durchdachte Details wie eine automatische Ab- beziehungsweise Standby-Schaltung der Stickstoffzufuhr, die mit der Standby-Funktion des Lötkolbens gekoppelt ist, sowie eine hochwertige Filterung der Druckluft schon in der Basisausstattung zeichnen diese Generatorserie gegenüber anderen Generatoren aus.

Drei unterschiedliche Größen von Generatoren sorgen für ein abgestuftes Angebot: Der kleinste Generator NG-03 mit 0,3 l/min ist das ideale Gerät zum Nachrüsten von Handarbeitsplätzen, der NG-12 mit 1,2 l/min versorgt einen Kolbenlötroboter mit bis zu 99,5-prozentigem Stickstoff. Sind mehrere Handarbeitsplätze oder Kolbenlötstationen in einer Maschine mit Stickstoff zu versorgen, erledigt der Generator NG-47 souverän diese Aufgabe mit bis zu vier Lötstationen oder bis zu 10 Handarbeitsplätzen.

Automatisiertes Kolbenlöten

Mit dem Roboterlötkopf LK-R3 bietet der Lötroboterhersteller ein automatisiertes Kolbenlöten mit einer Leistung von 150 W an. Das System bietet sowohl eine digitale Temperaturregelung für Lötspitze als auch ein pneumatisches Linearmodul mit Zwischenhub für Kolben und Lotdrahtvorschub. Der universelle Lotrollenhalter, die automatische Reinigung mit Schwammwalzen und die große Auswahl von Standardlötspitzen mit hoher Standzeit machen das Gerät zu einem Allrounder.

Bei einer Vielzahl von Anwendungen gibt es Verbindungen, die einzeln gelötet werden müssen: Kabel, Stecker, Sonderbauteile und Baugruppen mit nur wenigen Lötverbindungen. Weitere Anwendungen ergeben sich bei der „Exotenbestückung“, oder sie sind durch den Montageablauf bedingt, zum Beispiel wenn eine Platine in ein Gehäuse eingesetzt wird und mit Steckern oder andern Komponenten verlötet werden muss.

Eine Automatisierung dieser Einzelpunktlötungen ermöglicht nicht nur eine kostengünstige Serienfertigung, sie ist auch eine Forderung zur Erreichung einer gleichbleibenden hohen Qualität. Das automatisierte Kolbenlöten ist nicht nur eines der am weitesten verbreiteten Verfahren, es ist auch sehr universell einsetzbar. Durch die hohe Präzision des Roboters wird die Lötspitze immer an der gleichen Position angesetzt. Die Parameter werden reproduzierbar eingestellt.

Leichte Handhabung

Beim Kolbenlöten wird der Kolben mit seinem pneumatischen Hub auf die Lötstelle aufgesetzt. Wenn die Lötstelle auf Löttemperatur erwärmt ist, führt der automatische Lotdrahtvorschub den Lotdraht zu. Anschließend wird er wieder zurückgezogen. Die Lötspitze verbleibt noch kurze Zeit auf der Lötstelle, damit das Lot richtig verläuft und sich ein Meniskus an der Lötstelle ausbildet. Der Prozess lässt sich dabei über die Parameter Vorwärm-, Lotzuführ- und Nachwärmzeit sowie Lottemperatur und Lotdrahtvorschubgeschwindigkeit entsprechend einstellen.

Je nachdem, wie eng die geometrischen Toleranzen an der Lötstelle sind, kann eine Lotzufuhr in zwei Schritten sinnvoll sein. Schon nach kurzer Vorwärmzeit wird das Lot zugeführt, welches an der heißen Lötspitze aufschmilzt und auf die Lötstelle fließt. Dadurch wird die Fläche vergrößert und die Wärmeleitung verbessert. Wichtig für den automatischen Betrieb sind die Lötspitzen. Aufgrund des leistungsfähigen Heizelementes (150 W Aufheizung in weniger als 9 s) werden passive Standard-Lötspitzen mit doppelter Beschichtung eingesetzt. Dieses erhöht die Lebensdauer und senkt die Kosten. Weiterhin ist eine große Auswahl unterschiedlicher Lötspitzen erhältlich. Die spezielle Verdrehsicherung erlaubt die reproduzierbare Position auch nach einem Spitzenwechsel.

Neben der Wärme- ist die Lotzuführung sehr entscheidend für den Lötprozess. Der Lotdraht wird zwischen zwei gehärteten Rädern entlang geführt, deren Rändelung und einstellbarer Andruck die nötige Schlupffreiheit sicherstellen sollen. Die zugeführte Lotmenge wird kontinuierlich mit einem miniaturisierten Drehgeber gemessen, dessen Signale eine Steuereinheit auswertet und jede Störung ausregelt. Die Ansteuerung erfolgt über 24-V-Signale oder über die RS232-Schnittstelle. Der integrierte Mikrocontroller entlastet die übergeordnete Steuerung und stellt einen zuverlässigen Ablauf des Lötvorgangs sicher. Die Temperatur-Regelung wurde als separate Steuerung ausgelagert. Dadurch ist es möglich, auch unterschiedliche Lötkolbensysteme einzusetzen, beispielsweise jene von Ersa, Weller oder Pace. Damit steht eine sehr große Auswahl von Standardlötspitzen zur Verfügung. Teure Speziallötspitzen sind daher nicht mehr notwendig.

SMT Hybrid Packaging 2014: Halle 7, Stand 300

(mrc)