Lötprozesse nachhaltig und taktzeitoptimiert gestalten

Auch im Segment des selektiven Lötens ist noch Platz für neue Prozessverfahren und -innovationen. Das Kosten senkende, nachhaltige Baugruppenlöten ist eine von vielen Innovationen, die in Kürze auf der Messe „productronica“ zu sehen sind.

Innovativer, taktzeitorientierter Fertigungsprozess: Die Ringe aus Lotdraht mit mit 0,8 Millimeter Durchmesser sind Voraussetzung für das präzise Baugruppenlöten.

Foto: Eutect

Das neu entwickelte „SRS“-Lötverfahren revolutioniert die Prozessabläufe und damit auch die Wirtschaftlichkeit: SRS steht für „Sustained Ring Soldering“ (SRS) und bietet aufgrund vorgefertigter Ringe aus Lotdraht eine neue Möglichkeit des taktzeitoptimierten, hochgenauen und wirtschaftlich nachhaltigen Baugruppenlötens.

Lotstellenbestückung läuft automatisiert viel schneller ab

Mittels des neu entwickelten SRS-Moduls lassen sich vorkonfektionierte Lotringe auf und um die THT (Through-Hole Technology)-Pins legen (THT auf Deutsch: Durchsteckmontage). Als Durchsteck- oder auch Einsteckmontage wird in der Aufbau- und Verbindungstechnik eine Montageweise von bedrahteten elektronischen Bauelementen bezeichnet. Im Gegensatz zur Oberflächenmontage (Surface-Mounting Technology – SMT) ist diese Technologie dadurch gekennzeichnet, dass die Bauelemente Drahtanschlüsse haben. Diese werden bei der Montage durch Kontaktlöcher in der Leiterplatte gesteckt und anschließend durch Löten mit der Leiterbahn verbunden.

„Die aufgebrachten Lotringe werden mittels Laser-, Kolben- oder auch Induktionslötverfahren aufgeschmolzen. Infrage kommen dazu auch IR (Infrarot)-Strahler, Heißluft oder Thermoden“, beschreibt Matthias Fehrenbach, Geschäftsführer von Eutect, das grundlegende Prinzip des SRS-Lötens. Das SRS-Modul ist eine vollautomatische Ringproduktionsvorrichtung, die zur Herstellung von spezifischen Lotringen aus handelsüblichen Lotdrähten (mit oder ohne Flussmittelseele) eingesetzt wird. Dabei können – je nach Werkzeugeinsatz – im Durchmesser unterschiedliche Lotdrähte mit spezifischen Ringdurchmessern gebogen werden. Die so hergestellten Lotringe lassen sich händisch, mit Hilfe spezieller Pinzetten und Magazin-Dispenser, sowie automatisch mittels eines speziellen hochdynamischen Picks & Place-Handlings auf die zu lötenden Lötstellen bzw. über die durchkontaktierten Pins positionieren.

Der Verbindungstechnikspezialist

Seit über 25 Jahren werden bei Eutect in Dusslingen (www.eutect.de) Löt- und Verbindungssysteme entwickelt, gefertigt, montiert und programmiert sowie bei Kunden weltweit in Betrieb genommen. Das schwäbische Expertenteam bietet einen umfangreichen, sich stetig weiterentwickelnden Modulbaukasten für Prozesslösungen sowie Automationen im Bereich des Lötens an. Aus Prozessmodulen der unterschiedlichsten Löttechniken werden die für die Aufgabenstellung prozesstechnisch und wirtschaftlich optimalen Module ausgewählt. Sie werden zu den bewährten Stand-Alone-, Rundtakt- oder Inline-Fertigungskonzepten kombiniert. Zu den möglichen Technologien gehören Miniwellenlöten, Laserlöten oder Induktionslöten. Der Modulbaukasten sorgt dabei für eine schlanke, individuelle Lösung, zugeschnitten auf die jeweilige Aufgabenstellung des Kundenprojekts. Ein eigenes Technikum erleichtert die Evaluierung oder die serienreife Fertigung von A-B-C-Mustern.

Viele Vorteile des neuen Verfahrens

„Das SRS-Löten ist hochgenau und extrem nachhaltig, da die Lotmenge exakt zugeschnitten werden kann“, führt Fehrenbach weiter aus. Sowohl beim Handlöten als auch dem Zuführen von Lotdraht beim Laser-, Kolben oder Induktionslöten können kleinste Abweichungen unterschiedliche Lotergebnisse ergeben. „Aufgrund der Drahtdicke sowie der definierten Drahtlängen wird immer ein reproduzierbares Lotvolumen bereitgestellt. Ein Anschnitt fällt weg – so können nahezu 100 Prozent einer Lotdrahtrolle verarbeitet werden“, so Fehrenbach.

Gerade für das Handlöten ist dies entscheidend, da hier aufgrund der Zeitspanne, die zum Auflöten des Drahtes seitens des Mitarbeiters verwendet wird, die höchste Ungenauigkeit in punkto Lotmenge und Flussmittel besteht. Somit wird der gesamte Lotprozess (ob manuell oder automatisch) optimiert, da Fehlerquellen eliminiert, der Ausschuss reduziert und die Prozessgenauigkeit erhöht werden. „Des Weiteren können wir aufgrund des exakten Lot- sowie Flussmittelvolumens des Lotrings auch der Energiebedarf zum Aufschmelzen noch präziser definieren, sodass wir gerade bei hohen Serienfertigungsvolumen weitere Einsparungen durch einen reduzierten Energiebedarf erreichen“, erörtert Fehrenbach.

Lötprozess mit passgenau zugeschnittenen Lotringen: Der hochgenaue, nachhaltige SRS-Prozess wird auf der productronica 2021 zu sehen sein.

Foto: Eutect

Praxisversuche belegen deutliche Einsparpotenziale

In ersten Evaluierungen konnte das Team um Fehrenbach signifikante Einsparungen für die Erstkunden nachweisen. Diese setzten sich aus einer Reduzierung des Drahtverschnitts, einem geringeren Energiebedarf, einer Minimierung des Maschinenverschleißes sowie einer Taktzeitoptimierung aufgrund des Wegfalls von Aufheizzeiten und der sofortigen Verfügbarkeit zusammen. Des Weiteren kann das SRS-Modul mit dem jeweiligen Lötmodul in der E-Zelle integriert werden, sodass dieser Lötprozess inline in jeder bestehenden Prozesslinie integriert werden kann. Bei eng stehenden Pins werden die Lotringe abgeflacht, bzw. oval im Drahtdurchmesser verformt, sodass auch auf engstem Raum bestückt werden kann. Fehrenbach bestätigt: „In Evaluierungen haben wir nachgewiesen, dass sich die Lotstellen sauber und definiert ausbilden. Und das unabhängig vom Lotringdurchmesser und egal bei welcher Wärmequelle. Die Bildung des Lot-Miniskus ist exakt und reproduzierbar.“

Ein weiterer Vorteil ist die Prozessgeschwindigkeit. Da das Platzieren der Lotringe vom eigentlichen Lötprozess entkoppelt ist, können beide Einzelschritte gleichzeitig durchgeführt werden. „Diese Entkopplung ist gerade bei hohen Produktionsvolumina ein nicht zu unterschätzender Faktor für die Taktzeitoptimierung“, so Fehrenbach. Neben dem Verkauf des SRS-Moduls bieten die Dusslinger aber auch das Zuschneiden der Lotringe als Dienstleistung an. „In diesem Fall schneiden wir die Ringe auf die vom Kunden gewünschten Durchmesser zu und liefern diese als Schüttgut, magaziniert oder vergurtet an“, beschreibt Fehrenbach den Prozess. Sind die Lotringe in herkömmlichen Vergurtungen verpackt, können sie auch mittels eines herkömmlichen Bestückungsautomaten platziert werden. Damit garantiert der Prozess des SRS-Moduls in Verbindung mit den unterschiedlichen Lötmodulen, kombiniert in der neuen Produktionszelle „E-Zelle“, eine besondere Prozessgenauigkeit und -reproduzierbarkeit. Eutect präsentiert das SRS-Löten in München auf dem Kompetenzstand zum Thema Löten in Halle A4, Stand 315.

Über die productronica

Die Konjunktur weltweit nimmt wieder an Fahrt auf, Unternehmen investieren und Menschen treffen sich wieder – privat und beruflich. Einer dieser geschäftlichen Treffpunkte wird vom 16. bis zum 19. November 2021 in München die productronica sein, zu der rund 850 Austeller erwartet werden. Als größte internationale Veranstaltung der Elektronikfertigungsindustrie bildet die Messe deren gesamte Wertschöpfungskette ab. Wie bereits 2019 wird auch 2021 die „Smart Factory“, also der digitale Wandel in den Fabriken, ein Trendthema sein. Darüber hinaus stehen das Internet of Things (IoT), 5G/6G, Mikroelektronik sowie Elektromobilität und autonomes Fahren im Mittelpunkt. Diese Themen werden nicht nur von den Ausstellern „bespielt“: Auch das Rahmenprogramm, das unter anderem in Kooperation mit dem Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) und dem Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie (ZVEI) organisiert wird, soll vermehrt diese zukunftsweisenden Themen abbilden.