So einfach kann selektives Löten sein

Durch den anhaltenden Trend zur Miniaturisierung von Baugruppen werden mehr und mehr Produkte vom klassischen THT-Layout zur reflowfähigen SMT-Baugruppe weiterentwickelt. Zurück bleiben einige wenige THT-Bauelemente, die nach dem Reflowprozess eingelötet werden müssen, weil sie in SMD-Form nicht verfügbar oder unverhältnismäßig teurer als das entsprechende bedrahtete Bauelement sind. Meist handelt es sich hier um Steckverbinder, Elkos oder Spulen, nicht selten sind es temperaturempfindliche Komponenten oder Bauelemente aus dem Bereich Elektromobilität.

Vor allem durch die hohen Qualitätsanforderungen wird in vielen Bereichen der Elektronikfertigung ein manuelles Einlöten dieser Restkomponenten heute nicht mehr akzeptiert. Zu viele nicht steuerbare Variablen stehen einem reproduzierbaren Prozess „im Wege“ und zu groß ist die subjektive Beeinflussung durch das Personal. Nicht unerheblich ist aber auch der Kostenaspekt, unter dem manuelle Lötprozesse betrachtet werden müssen und die Kosten für den Personaleinsatz stehen hier nur auf den ersten Blick im Vordergrund. Auch „versteckte Kosten“, wie beispielsweise Personalschulungen oder Kosten für Verbrauchsmaterial müssen berücksichtigt werden.

Löten im 7-Grad-Winkel: Optimaler Lotabriss und Minimierung möglicher Lötfehler. Seho

Keep it simple

Hohe Automatisierungsgrade in der Produktion bedeuten üblicherweise hohe Investitionen in den Maschinenpark, wodurch vor allem bei kleinen oder mittleren Fertigungsvolumen die Investition in einen automatisierten Selektiv-Lötprozess unrentabel scheint. Ganz anders gestaltet sich dieser Aspekt, wenn nicht überautomatisiert wird, sondern die Automatisierung adäquat erfolgt. Das Ergebnis ist das ideale Zusammenspiel zwischen Mensch und Maschine. Der Grundsatz „keep it simple“ hat dabei Priorität. Die Bedienung der Anlage und die Prozesse müssen vom Bediener auf einen Blick erkannt werden: Was macht die Maschine und warum?

Mit dem Fokus bei der Entwicklung einer neuen Maschinenplattform auf genau diese Punkte, stellt Seho Systems das neue Selektiv-Lötsystem Start Selective vor. Der Name ist dabei Programm: Anschließen, einschalten, produzieren. Die Start Selective ist das optimale Selektiv-Lötsystem à la plug-and-produce und für den Einstieg in das automatisierte Löten oder auch für kurzfristige Kapazitätserweiterungen konzipiert. Sie ist mit allem ausgestattet, um direkt mit der Produktion starten zu können. „Vor allem was die Bedienung der Anlage angeht, wollten wir uns mit der Start Selective deutlich von anderen Maschinenkonzepten abheben“, erläutert Alexander Blum, Produktmanager für den Bereich Selektivlöten von Seho. „Die Maschine überzeugt hier auf ganzer Linie, denn es sind keine Vorkenntnisse erforderlich.“

Die Erstellung von Lötprogrammen erfolgt offline von jedem beliebigen PC-Arbeitsplatz, sodass die Anlage permanent für die Produktion zur Verfügung steht. Über USB-Stick oder eine Netzwerkverbindung werden die offline erstellten Lötprogramme einfach und schnell zur Maschine übertragen. Die Anlage selbst ist mit einem Touch-HMI-Panel ausgestattet: Mit nur wenigen Tastendrücken wird das Programm geladen und der Prozess gestartet. Während der Bediener die Baugruppen manuell der Anlage zur Bearbeitung zuführt und anschließend wieder entnimmt, ist der gesamte Prozessablauf vollständig automatisiert, eben „keep it simple“.

Kontrollierter Prozess: Wellenhöhenmessung und automatische Lotdrahtzuführung. Seho

Höchste Produktivität in allen Prozessstationen

Bei den einzelnen Prozessstationen setzt Seho mit der Start Selective auf Bewährtes: Alle prozessrelevanten Komponenten, wie Mikrotropfenfluxer, Vorheizsystem oder die Löteinheit, sind seit Jahren in anderen Lötanlagen von Seho erfolgreich im Einsatz. „In der Start Selective haben wir sie aber erstmals in dieser Form kombiniert“, unterstreicht Alexander Blum und er ergänzt „wir haben unsere Kunden in den Entwicklungsprozess der Anlage mit einbezogen und ihre Schwerpunkte lagen auf einer stabil hohen Qualität der gefertigten Produkte und der Senkung ihrer Herstellkosten.“

Präziser Mikrotropfenfluxer mit Funktions- und Positionsüberwachung. Seho

Der Vorheizbereich der Start Selective ist vollflächig mit modernen Pulsarstrahlern ausgestattet, die besonders mit ihrer hohen Energiedichte und extrem kurzer Reaktionszeit punkten. Die Strahler können je nach Bedarf paarweise mit individueller Leistung zugeschaltet werden, wodurch einerseits ein optimales Temperaturmanagement auf der Leiterplattenoberfläche möglich ist, auch bei unterschiedlichen Masseverhältnissen, andererseits der Energiebedarf der Anlage auf ein Minimum reduziert wird. Zusätzlich ist eine Oberheizung installiert, die mit einer geregelten Wärmezufuhr kontinuierlich für konstante Prozessbedingungen sorgt, auch bei langen Lötzyklen.

Ein besonderes Highlight bietet der Lötbereich, der mit einem 7-Grad-Lötwinkel für die Verwendung von nicht beloteten Miniwellendüsen optimiert ist. Das Ergebnis: Ein idealer Lotabriss und die effektive Minimierung möglicher Lötfehler. Darüber hinaus überzeugen die Lötdüsen mit einem stabilen und reproduzierbaren Fließverhalten – Grundvoraussetzung für eine gute Lötqualität. Sie ermöglichen minimale Abstände zwischen den Durchkontaktierungen, wodurch auch schwierige Baugruppenlayouts problemlos gelötet werden können. „Nicht belotete Düsen haben aber noch mehr Vorteile und auch dadurch hebt sich die Start Selective wieder von anderen Maschinenkonzepten ab“, so Alexander Blum und er erläutert weiter: „Diese Düsen sind wartungsfrei und haben eine fast unbegrenzte Lebensdauer, sodass keine Folgekosten entstehen. Außerdem müssen sie nicht unter Zusatz von aggressiven Chemikalien aktiviert werden. Ein Pluspunkt sowohl für die Gesundheit der Fertigungsmitarbeiter als auch für die Umwelt und natürlich auch im Hinblick auf die Fertigungskosten.“ Auch die Löteinheit selbst überzeugt: Der elektromagnetische Antrieb sichert eine stabile Wellenhöhe. Gleichzeitig sind Wartungsbedarf und Verschleiß minimal.

Durchdachte Prozessabfolge und moderne Technologie ermöglichen kompakte Anlagenabmessungen. Seho

Eingebaute Qualität für hohe Zuverlässigkeit

Dass die Qualität der hergestellten elektronischen Systeme passt, wird heute vom Endkunden vorausgesetzt und ist nicht zwangsläufig ein Umsatzgarant. Umgekehrt kann mit mangelhafter Qualität aber viel verloren gehen. Die Produktion fehlerhafter Produkte geht zu Lasten der Lieferperformance und des Kostenfaktors und kann im schlimmsten Fall auch das Markenimage belasten. Fehlervermeidung ist daher in jedem Fall besser als eine Fehlerkorrektur.

Zum Rundum-Sorglos-Paket der Start Selective gehört deshalb auch die kontinuierliche Überwachung und automatische Kontrolle von allen relevanten Prozessschritten. Selbstverständlich werden die Heizkreise in der Anlage permanent überwacht und über Sensorik wird die Heizleistung im Vorheizbereich als auch im Lötbereich entsprechend geregelt. Im Bereich des Fluxers prüft eine Sprühstrahlüberwachung die Funktionsfähigkeit und Positionsgenauigkeit des Systems. Das Lotniveau im Tiegel wird kontinuierlich überwacht und bei Bedarf automatisch Lotdraht nachgeführt. Über eine Kontaktmessung zur Lötwellenoberfläche wird die Wellenhöhe automatisch geregelt, um konstante Prozessbedingungen zu sichern und auch der Stickstoffdurchfluss wird permanent gemessen und überwacht.

Die Start Selective punktet aber noch in einem weiteren Bereich: Durch ihr kompaktes Design kann die Anlage mit minimalem Platzbedarf von nur rund 2,5 m² in jede beliebige Fertigungsinsel, oder als Stand-Alone-System in einer Ecke der Fertigungshalle platziert werden. „Auch hier hebt sich die Start Selective wieder von anderen Systemen ab. Die Bedienung erfolgt von der Frontseite, alle Umrüst- oder Wartungsarbeiten über eine Tür an der rechten Maschinenseite. Platzprobleme in der Fertigung sind da kein Thema mehr und trotzdem können Baugruppenformate bis zu 508 mm x 508 mm bearbeitet werden“, erläutert Alexander Blum.

Im One-Piece-Flow bietet die Start Selective nicht nur einen außergewöhnlichen Return on Investment, sondern auch maximale Qualität und Reproduzierbarkeit der Lötergebnisse und hundertprozentige Flexibilität ab Losgröße 1.

(mrc)