Hochflexibler Lotpastenauftrag und Lötprozess ab der Losgröße 1

Das Fertigen der Losgröße 1 oder auch die integrierte Herstellung kleiner Stückzahlen in einem Umfeld für Serienproduktion birgt Herausforderungen. Gerade bei der Kleinserien- und Prototypenherstellung sind hochflexible Produktionsprozesse notwendig, um eventuelle Änderungen im Layout schnell und präzise umzusetzen. Dabei spielt besonders die Profilumstellung in einer vollautomatischen Produktionslandschaft eine entscheidende Rolle. Sowohl das Lotpasten-Jetten als auch das Dampfphasenlöten ermöglichen eine schnelle Profilumstellung für die Fertigung ab der Losgröße 1.

Wenn es um die Einrichtung von neuen Fertigungsmöglichkeiten für den Prototypenbau oder die Produktion von Kleinserien geht, steht der Bestückungsautomat mit seinen Funktionen und Mehrwerten im Zentrum der unternehmerischen Entscheidung. Eine hohe Flexibilität sowie ein leichter Wechsel von unterschiedlichen Bestückungsprofilen sind dabei entscheidend. Aber auch die vor- und nachgelagerten Prozesse, der Lotpastenauftrag und das Löten der Baugruppe müssen hierbei in Betracht gezogen werden. Die hier eingesetzten Maschinen müssen ebenso eine hohe Flexibilität ermöglichen, um auch bei diesen Prozessschritten Profilwechsel in kurzer Zeit umzusetzen.

Elektronikfertiger, die im Bereich des Prototypenbaus oder der Kleinserienherstellung tätig sind, stehen unter dem gleichen Zeit- und Qualitätsdruck wie die Großserienfertiger: sie müssen in möglichst kurzer Zeit viele unterschiedliche Stückzahlen in hoher Qualität zu geringen Kosten herstellen. Dabei müssen die Kosten des Gesamtprozesses ebenso beachtet werden. D.h. auch, dass Rüstzeiten minimiert werden müssen, um eine kostenoptimierte Fertigung ab der Losgröße 1 zu ermöglichen. Die daraus resultierenden, schnelleren Taktzeiten gestatten einen sinkenden Stundensatz für den Betrieb einer gesamten Fertigungslinie. Des Weiteren müssen Fehler, die immer ein Kostenfaktor sind, vermieden werden, was durch einen hohen Automationsgrad und eine daraus resultierende hohe Reproduzierbarkeit erreicht wird.

3D-gejettetes Lotpastendepot (Quelle: Mycronic/Asscon)

Betrachtet man das Jet-Dispensen, so fällt die sehr hohe Geschwindigkeit des Lotpastenauftrages durch den Piezo-Antrieb ins Auge. Doch auf Grund des sehr hohen Automatisierungsgrades, wie beispielsweise beim Jet-Dispenser MY700 von Mycronic, ermöglicht der Prozess die schnelle Umsetzung von Designänderungen innerhalb der Baugruppe. Wird im Rahmen der Prototypenentwicklung eine Anpassung des Lotpads vorgenommen, so kann durch den flexiblen Jet-Dosierprozess diese Änderung sofort umgesetzt werden. D.h., dass keine Druckschablonen angefragt werden müssen, sondern die Dosiervorgaben softwareseitig angepasst werden. Somit sind alle Pad-Designs und Depothöhen möglich.

Gleiches gilt für das Löten dieser Baugruppen. Das Dampfphasenlöten ist unabhängig vom Design des Lotdepots. Sollten nach dem Löten beim Prüfen oder den Funktionstests der Baugruppe Designanpassungen erkannt werden, so können diese ohne Änderungen im Lötprozess umgesetzt werden. D.h, dass die Änderungen im Dispensprozess umgesetzt werden und die Baugruppe nach dem Bestückungsprozess, ohne Änderungen des Lötprozesses, diesen durchläuft. Diese Layout- und Designunabhängigkeit und die daraus resultierende, nicht vorhandene Prozesseinschränkung beim Lotpastenauftrag und dem Löten ermöglicht eine erhebliche Flexibilität und Reduzierung des Aufwandes beim Produzieren ab der Losgröße 1. In Kombination mit einem hochflexiblen Bestückungsautomaten eignen sich diese Produktionsprozesse ideal für die Prototypen- und Kleinserienfertigung.

Ein Großteil diese Flexibilität resultiert aus den eingesetzten Softwarelösungen. Besonders die MY700 von Mycronic wird dank seiner Software auch für Prototypenserien oder die Fertigung der Losgröße 1 eingesetzt. Sowohl die Punktmenge, die Größe und die Form lassen sich einfach einstellen und für jede einzelne Komponente und jedes Pad optimieren und verändern. Das Gesamtsystem kommt ohne oder nur mit wenigen Eingriffen seitens des Bedieners aus. Durch den Import von CAD- oder Gerber-Daten können neue Aufträge offline in wenigen Minuten vorbereitet und für besonders komplexe Bauteile im Anschluss optimiert werden. Einfachere Aufträge werden direkt an der Maschine für Änderungen geplant. Auch bei Änderungen der Baugruppe unterstützt die Software den Bediener, da Anpassungen schnell umgesetzt werden können. Lange Umrüstzeiten wie bei herkömmlichen Schablonendruckern werden eliminiert, ebenso wie die Nachbestellung von Druckschablonen.

Ähnlich verhält es sich mit der Dampfphase VP800 von Asscon. Aufgrund der Software lässt sich der Lötprozess leicht einrichten und kontrollieren. Beim Dampfphasenlöten wird die Prozessflüssigkeit Galden bis zum Siedepunkt erhitzt. In den aufsteigenden Dampf wird die zu lötende Baugruppe eingebracht. Um die einzelnen Bauteile kondensiert der Dampf und bildet einen geschlossenen Flüssigkeitsfilm. Dabei wird die Energie des Flüssigkeitsfilms auf die Bauteile übertragen und der Lötprozess in Gang gesetzt. Diese Übertragung wird über das Lötprofil geregelt, in dem die Dampfmenge, die Menge der zu kondensierenden Flüssigkeit sowie die zu übertragende Wärmemenge gesteuert wird. Profilumstellungen können ebenfalls in weniger als fünf Minuten umgesetzt werden. Auch hier spielt die Software eine Rolle. Lötprofile können mit nur fünf Eingaben anhand von vorgegebenen Sollwerten definiert werden. Das Lötprofil und die dazugehörigen Maschinenparameter werden automatisch erstellt und gesteuert.

 

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