04/2024 | Fachbeitrag
Kostendruck und Wettbewerbsfähigkeit sind nach wie vor große Herausforderungen – gerade auch in der Elektronikfertigung, wo man häufig mit sinkenden Stückzahlen und steigender Variantenvielfalt zu tun hat. In vielen Fertigungen wird daher das klassische Wellenlöten immer häufiger durch Selektivlötprozesse ersetzt. Seit über vierzig Jahren entwickelt und produziert E.D.&A. maßgeschneiderte elektronische Steuerungen für Verbraucher- und Industrieanwendungen. Dabei ist das Unternehmen mit Sitz im belgischen Kalmthout weit mehr als nur ein Lieferant, sondern bezeichnet sich selbst als „betriebseigene Elektronikabteilung“ seiner Kunden. Für den gezielten Ausbau des Leistungsspektrums erweiterten die Elektronik-Experten von E.D.&A. ihren Maschinenpark jüngst um eine Ersa Selektivlötanlage VERSAFLOW 4/55.
Selektivlötanlagen sind höchst flexibel und lassen sich schnell an wechselnde Anforderungen anpassen. Ein Vorteil, der den „Selektiven“ seit Jahren steigende Beliebtheit verschafft. In einem Bereich gab es jedoch eine Lücke zu schließen – beim Einsatz der Technologie für hohe Durchsätze bei niedrigen Kosten im Bereich der KMU. Hier bestand der Wunsch vieler Unternehmen nach annähernd den gleichen Vorzügen, wie sie High-End-Selektivlötsysteme der VERSAFLOW Serien 3 und 4 bieten, allerdings zu geringeren Kosten. Um diese Vorzüge der VERSAFLOW Selektivlöt-Technologie für diesen Kundenkreis nutzbar zu machen, hat Ersa die VERSAFLOW ONE Linie entwickelt.
Diese ergänzt das Ersa Portfolio und ermöglicht den Einstieg in die leistungsfähige Technik der Inline-Selektivlötanlagen zum Preis einer Batch-Maschine. In der VERSAFLOW ONE steckt das gesamte Ersa Know-how, wobei die Realisierung des Kostenlimits den Umfang verfügbarer Optionen einschränkt. Alle neuen ONE Anlagen basieren auf den gleichen Funktionsmodulen wie alle Ersa Selektivlötsysteme. Für den Kunden sind die Prozesse so vergleichbar – ob Batch-Anlage oder High-End-System von Ersa. Ein wichtiges Detail, wenn es um Standardisierung von Lötprozessen geht – auch bei Audits von Fertigungsabläufen immer häufiger im Fokus.
Der Erfolg der VERSAFLOW ONE und die hohen Verkaufszahlen seit Markteinführung waren Anlass für Ersa, dieses System weiterzuentwickeln in Richtung hohe Durchsätze. Bei der bestehenden F-Serie ist nur ein Löttiegel pro Lötmodul möglich, was bei gewissen Applikationen den Durchsatz limitieren kann. Der Fokus der VERSAFLOW ONE X liegt deshalb auf hohem Baugruppen-Durchsatz bei geringen Kosten. Vergleichbare Durchsätze ließen sich bislang nur mit Doppelspurtransporten und mehreren Lötmodulen in den High-End-Anlagen der VERSAFLOW 3 und 4 realisieren. Die Lösung bei der ONE X: Im verfügbaren Arbeitsraum von Fluxer, Vorheizung und Lötaggregat können gleichzeitig zwei Baugruppen simultan in einem Transportsystem bearbeitet werden. Der Arbeitsbereich in der VERSAFLOW ONE X ermöglicht eine maximale Baugruppenabmessung von 610 x 508 mm (L x B). Da solche Baugruppen eher selten sind, ist bei der ONE X optional die Aufteilung der Arbeitsbereiche von Fluxer, Vorheizung und Lötmodul in je zwei separate Bearbeitungsbereiche verfügbar. Dafür ist in jedem Modul zusätzlich ein zweiter Baugruppen-Stopper am Transportsystem eingebaut. Zwar reduziert sich so die verarbeitbare Baugruppenlänge auf 350 mm, in Summe verdoppelt sich aber der Durchsatz im Vergleich zu einer Lötanlage ohne diese Option. In einer VERSAFLOW ONE X mit je einem Flux- und Vorheizmodul sowie zwei Lötmodulen lassen sich damit acht Baugruppen simultan bearbeiten – und das inline mit nur einem Transportsystem.
Wie bereits beschrieben, lässt sich der Durchsatz der Anlage durch einen weiteren Stopper in die Module Fluxer, Vorheizung und Löten verdoppeln. Der Abstand der beiden Stopper am Transportsystem beträgt fix 400 mm. Die Baugruppen werden mit geringem zeitlichem Versatz nacheinander in die Module befördert. Erreicht Baugruppe eins den ersten Stopper, schließt sich der zusätzliche zweite Stopper im jeweiligen Modul und die nachfolgende Baugruppe stoppt. Mit Erreichen dieser Position beginnt im entsprechenden Modul die simultane Bearbeitung der beiden Baugruppen. Nach erfolgter Bearbeitung öffnen die Stopper und beide Baugruppen gelangen ins freie Folgemodul, wo der nächste Bearbeitungszyklus beginnt.
Das Fluxmodul: Die VERSAFLOW ONE X verfügt generell über ein Fluxmodul und ist standardmäßig mit einem Multidrop-Sprühkopf ausgerüstet. Optional gibt es einen zweiten Sprühkopf mit eigenem Vorratsbehälter. Wählt man die Option „zweiter Stopper“ zur Steigerung des Durchsatzes, ist auch der zweite Sprühkopf in der Standardkonfiguration enthalten. Der Abstand der beiden Sprühköpfe in Transportrichtung ist mechanisch einstellbar. Bei der Option „zweiter Stopper“ ist er generell auf 400 mm eingestellt. Nutzt man diese einmal nicht, weil eine Baugruppe länger als 350 mm ist, kann sie im entsprechenden Lötprogramm deaktiviert werden. In dem Fall ist der Abstand der Sprühköpfe manuell im Bereich von 100 bis 400 mm einstellbar und es lassen sich normale Baugruppen bzw. -nutzen verarbeiten. Die simultane Bearbeitung findet generell in X-Richtung, also Transportrichtung statt.
Die Vorheizung: Für das Vorheizen der Baugruppen ist die ONE X mit einem Vorheizmodul ausgestattet. Das Modul ist unterhalb des Transportsystems angeordnet und mit Quarz-Hellstrahlern bestückt. Die Leistung ist in einem Bereich von 0 bis 100% in mehreren Zeitfenstern einstellbar. Optional ist in das Vorheizmodul eine Konvektions-Oberheizung installierbar. Die Option „zweiter Stopper“ umfasst auch das Vorheizmodul und arbeitet wie oben beschrieben. An beiden Stoppern ist zusätzlich optional eine Pyrometermessung der Baugruppentemperatur möglich. Nach erfolgtem Vorheizen messen die Pyrometer, ob die Temperatur der Baugruppen im vorgegebenen Prozessfenster liegen. Bei Abweichung erfolgt eine Fehlermeldung.
Das Lötmodul: Die Lötmodule der ONE X sind generell mit zwei Lottiegeln ausgestattet, optional ist ein zweites Lötmodul möglich. Damit bietet die ONE X max. vier Löttiegel zur simultanen Bearbeitung von Baugruppen. Die Löttiegel selbst entsprechen dem VERSAFLOW Standard mit wartungsfreier Induktions-Lotpumpe, Lotniveaukontrolle, Schutzgasabdeckung der Lötwellen und optionaler Lotdrahtzufuhr. Die Einsatzmöglichkeiten der Löttiegel sind vielfältig. Standardmäßig enthalten ist die Variabilität der beiden Tiegel zueinander in der Höhe (Z-Richtung) und im Abstand in Transportrichtung (X-Richtung). Der X-Abstand wird generell mechanisch eingestellt. Der Abstand in Transportrichtung X dient zum Bearbeiten der Baugruppen mit der Option „zweiter Stopper“, dann beträgt der Abstand der beiden Lötdüsen 400 mm. Zum Bearbeiten einzelner Baugruppen bzw. Nutzenbaugruppen ist der Abstand der Tiegel im Bereich von 100 bis 400 mm variabel mechanisch einstellbar und der zweite Stopper wird im Lötprogramm deaktiviert.
Eine weitere Möglichkeit bei der ONE X ist die Z-Variabilität beider Löttiegel. Dieses Feature ermöglicht z.B. den Einsatz von zwei unterschiedlichen Lotlegierungen oder den Einsatz zweier unterschiedlicher Lötdüsengrößen. In beiden Fällen sind parallel unterschiedliche Temperaturen einstellbar. So lassen sich etwa temperaturempfindliche Bauteile wie Folienkondensatoren mit niedrigeren Temperaturen löten als benachbarte Induktivitäten mit hoher Wärmekapazität.
Nachfolgend wird der mögliche Durchsatz einer simulierten Baugruppe (300 x 300 mm) bei 25 s Bearbeitungszeit für Fluxen, 30 s Vorheizen und 90 s Löten betrachtet. In der Betrachtung des Baugruppen-Durchsatzes ist eine Batch-Selektivlötanlage ECOSELECT sowie die Anlagen der VERSAFLOW ONE Serie berücksichtigt.
