Gelebte Nachhaltigkeit: Eine Reise durch 25 Jahre Ersa Rework-Technologie

Während der Einführung der bleifreien Lote in 2006 stiegen mit den Schmelztemperaturen der Lotlegierungen (bleihaltig 183 °C, bleifrei ca. 217 °C) die Anforderungen an das Lötequipment und die Rework-Systeme. Höhere Temperaturen erzeugten kleinere Prozessfenster und viele Bauteilmaterialien mussten erst nachziehen. Eine exakte Prozessführung wurde immer wichtiger.

Das Ersa IR/PL 550 und sein größerer Bruder IR/PL 650 prägten die industrielle Baugruppenreparatur dieser Zeit. Als ein technisches Highlight wurde bei diesen Systemen erstmals die berührungslose Temperaturmessung mittels Pyrometer eingeführt. Durch die Anforderungen an die Reparatur großer und massereicher Leiterplatten aus dem Bereich IT-Infrastruktur entstand für einen amerikanischen EMS-Dienstleister mit dem Ersa IR/PL 650 XL das erste wirklich großformatige Rework-System. Die Nacharbeit wurde seither weiter professionalisiert, auch wenn einige Branchen sie weiterhin ausschließen. Untersuchungen wie der „Leitfaden Rework elektronischer Baugruppen“ des ZVEI (veröffentlicht 2017) zeigen, dass die professionelle Nacharbeit zu zuverlässigen Ergebnissen führt, wenn – wie im Linienprozess auch – alle wichtigen Parameter eingehalten werden. „Häufig ist es nicht das fehlende Zutrauen in den technischen Prozess, sondern es ist der mit der Reparatur verbundene Freigabeaufwand, der diese Zurückhaltung begründet“, sagt Jörg Nolte. An dieser Stelle ist eine tiefergehende Kooperation zwischen Anwendern, Geräteherstellern und Institutionen wünschenswert.

Wertschöpfung zu erhalten und unnötigen Ausschuss wegen einer Brücke an einem QFP oder BGA zu vermeiden ist die erste Ebene nachhaltigen Handelns. Das von der EU-Kommission eingeforderte „Recht auf Reparatur“ bildet die Grundlage, Elektroschrott zu vermeiden und auch die Elektronikproduktion voranzubringen auf dem Weg zur Schonung von Ressourcen und hin zu einer Circular Economy. In der Industrie und in Service Centern werden weltweit täglich tausende Platinen mit Ersa Rework-Systemen bearbeitet und damit vor der zum Teil unkontrollierten Verschrottung bewahrt!

Ersa hat die Nachhaltigkeit auch auf einer weiteren Ebene definiert: Während in den vergangenen 25 Jahren etliche Anbieter für Rework-Systeme erschienen und wieder verschwanden, hat sich Ersa auch in diesem Bereich in der Elektronikbranche etabliert. Langjährige Kundenbeziehungen, ein vorbildlicher, weltweiter Service und sehr lange Ersatzteil-Verfügbarkeiten auch für bereits abgekündigte Produkte zeugen von dieser Philosophie. Sehr zur Freude von Produktmanager Jörg Nolte: „Wir erhalten heute Verschleißteilanfragen für Geräte, die vor 15 Jahren verkauft wurden – das ist doch toll!“

Die Hybrid-Technologie hält bei Ersa Rework-Systemen mit dem handgeführten HR 100 und dem automatischen Rework-System HR 600 Einzug. Die bewährte IR-Heiztechnik wird hierbei im Bereich der Obenstrahler durch einen Konvektionsanteil unterstützt. Damit wird die vom Strahler freigesetzte thermische Energie noch besser genutzt und das Zielbauteil schneller erwärmt. Nachteile, wie man sie von Heißgassystemen kennt, z.B. das Wegblasen kleinster Chip-Bauteile, entstehen aber nicht, weil mit sehr geringen Luftmengen gearbeitet wird.

Das 2012 vorgestellte HR 600 trägt zudem einem wichtigen Kundenwunsch Rechnung: mehr Automatisierung! Erstmals werden Entlötprozess, Bauteilplatzierung und Einlötprozess so miteinander verknüpft, dass der Bediener des Gerätes kaum noch Einfluss auf das spätere Ergebnis nimmt. Prozess-Sicherheit und -wiederholbarkeit rücken in den Fokus. Die Besonderheit des HR 600, das in der überarbeiteten Version bis heute eines der beliebtesten Reparatur-Systeme ist, liegt in der automatisierten Bauteil-Platzierung. Mit Hilfe zweier Kameras, Bildverarbeitung und einem hochgenauen Achssystem wird das Zielbauteil automatisch präzise auf die Leiterplatte positioniert und anschließend ebenfalls automatisch eingelötet. Für Produktivität und Prozess-Sicherheit in diesem Verfahren markiert das HR 600/2 einen Meilenstein.

Das Ersa Rework-Portfolio hat inzwischen weitere Mitglieder erhalten: „Beginnend mit dem HR 500, deckt die heutige Produktpalette bis zum HR 600 XL praktisch alle relevanten Kundenanforderungen der weltweiten Märkte und Branchen ab“, fasst Jörg Nolte die Positionierung der Marke Ersa zusammen. Dabei überzeugen die jüngeren Systeme sowohl durch ihre Technik als auch hinsichtlich der Anforderung einer einheitlichen Software-Plattform. „Der Benutzer muss sich kaum umgewöhnen, wenn er von einem zum anderen System wechselt – alles ist gleich aufgebaut“, skizziert Nolte. Dabei hatte Ersa mit dem ersten vollständig in Eigenregie entwickelten HR 550 relativ spät die Technologie ins Haus geholt. Jörg Nolte: „Es war für uns natürlich eine große Lernkurve, aber wir verfügen nun über die gesamte Engineering-Expertise und können damit viel besser auf Marktbewegungen reagieren. Gerade in der Softwaretechnik ist das heute ein entscheidender Faktor.“ Beim Flaggschiff der Produktlinie, dem HR 600 XL, konnten so von Kunden geforderte, funktionale Erweiterungen und Optimierungen schnell und mit hoher Qualität umgesetzt werden – mit einer erweiterten Untenheizung kann das System heute Baugruppen bis zu einer Größe von 625 x 1.250 mm bearbeiten, mit großen Heizköpfen Bauteile mit Kantenlängen über 100 mm!

Auf die Frage, ob denn nun alles geschafft sei nach 25 Jahren, schmunzelt Jörg Nolte und erläutert: „Im Prinzip ja. Aber die Entwicklung geht weiter. Und das ist auch gut so. Denn entgegen aller Prognosen müssen Baugruppen absehbar weiterhin nachgearbeitet werden.“ Aktuell befindet sich eine automatische Restlotentfernung für das HR 600 XL in der Markteinführung. Im Bereich der Sensorik arbeitet man an der Optimierung der berührungslosen Messtechnik.

Weitere Themen zur Genauigkeit der Systeme, der Weiterführung der Heiztechnologie finden sich ebenso auf der Roadmap wie zusätzliche Automatisierung und die Anbindung der Geräte an Manufacturing Execution Systeme (MES). Damit wird die Nacharbeit zum vollwertigen Teil des Produktionsprozesses im Sinne einer nachhaltigen Produktion. Ja, sogar der momentan stark strapazierte Terminus der künstlichen Intelligenz wurde schon diskutiert. Und natürlich muss die Bearbeitung neuer Bauteilformen ebenso im Blick bleiben wie die Kosten für die Herstellung der Geräte. Auf die Frage, was ihn am meisten freut an 25 Jahren Ersa Rework-Systemen, antwortet Nolte: „Es ist ein gutes Gefühl, dass wir unseren Kunden nützliche Werkzeuge an die Hand geben!“ Und was kommt als Nächstes? Bestimmt noch einiges aus der Ersa Rework-Ecke, denn entgegen vieler Prognosen werden auch künftig Baugruppen bearbeitet werden …

Gründe für die Nacharbeit an elektronischen Baugruppen:

• Es liegt ein Defekt am Bauteil vor.
• Es wurde das falsche Bauteil bestückt.
• Das Bauteil wurde in der falschen Orientierung bestückt.
• Ein Bauteil wurde schlecht gelötet (Brücken, offene Lötstellen etc.).
• Ein Bauteil ist falsch programmiert.
• Ein Bauteil wird für die Wiederverwertung gesichert (Recycling).
• An der Baugruppe wird eine Änderung vorgenommen (Redesign).
• Baugruppe wird als Muster aufgebaut und ein oder mehrere Bauteile werden nachbestückt (Prototyping).
• An der Baugruppe werden Tests vorgenommen, z.B. Kreuztausch (Testing).
• Daten eines Bauteils aus einer defekten Baugruppe müssen gesichert werden (Forensik).