Wesentlicher Wachstumsmotor in der Elektronikbranche ist die steigende Vernetzung – industriell wie privat. Um dem Kostendruck bei der Produktion elektronischer Baugruppen zu begegnen, setzen Gerätehersteller und EMS-Dienstleister auf Null-Fehler-Strategien.

Fachbeitrag | Veröffentlicht in: EPP 02/2017
Autor: Jürgen Friedrich

Ein wesentlicher Wachstumsmotor in der Elektronikbranche ist die steigende Vernetzung im industriellen wie im privaten Bereich einschließlich der Automobilindustrie und der E-Mobility. Bei der Produktion der elektronischen Baugruppen sehen sich Gerätehersteller und EMS-Dienstleister allerdings einem enormen Kostendruck ausgesetzt. „Null-Fehler-Strategien“ sind dabei ein wesentlicher Baustein, sich diesen Herausforderungen zu stellen.

Einen wichtigen Beitrag zur Umsetzung der Forderungen nach einer Null-Fehler-Produktion liefert intelligente Sensorik, die mehr und mehr Einzug in Lötanlagen und -systeme hält. In ei-nem Lötprozess verbindet man Leiterplatten mit elektronischen Bauteilen aller Couleur. Die Prozesse reichen hierbei vom einfachen Handlöten bis zu den Massenlötverfahren wie dem Reflow-, Selektiv- oder Wellenlöten. Für eine stabile Qualität und der einhergehenden Forderung nach null Fehlern ist es unablässig, die Randbedingungen der Baugruppe und die Prozessparameter der Lötsysteme permanent zu überwachen. Die wesentlichen Voraussetzungen seitens der Leiterplatte und der Bauteile wie Benetzbarkeit, Lötwärmebedarf, Lötwärmebeständigkeit, Layout, etc. müssen in einem Lötprozess als konstant angenommen und vorausgesetzt werden. Diese Voraussetzungen sind von einem Lötsystem nicht in der erforderlichen Art und Weise kontrollierbar, sie sind aber für die Qualität des Lötprozesses essentiell.

Aus dieser Tatsache heraus kann die Prozessüberwachung eines Lötsystems nur einen Teil der Parameter überwachen, die wesent-lich zur Qualität der Baugruppe beitragen. Das Ziel einer „Null-Fehler-Strategie“ beim Löten ist es deshalb, diejenigen Faktoren der Lötsysteme, die den Lötprozess direkt beeinflussen können, von vornherein zu eliminieren.

Beginnend mit dem Lotpastendruck kontrolliert man Lage und Volumen der gedruckten Lotpasten-Depots. Die Ergebnisse werden in der Anlage sofort genutzt, um Korrekturen am Prozess für die unmittelbar folgenden Baugruppen vorzunehmen, falls Abweichungen detektiert werden.
Thermische Prozesse überwacht man, indem an bekannten Massen die Erwärmungsgradienten bestimmt werden. Somit ist der Energietransfer überwacht und die Stabilität in der Erwärmung der Baugruppen sichergestellt. Beim Wellen- und Selektivlöten kommen weitere Faktoren hinzu. Der Flussmittelauftrag ist ein sehr genau überwachter Prozess, hängt doch von der aufgetragenen Flussmittelmenge das Lötergebnis ganz erheblich ab. Weitere Parameter rund um die Lötwelle sind das Herzstück des Lötprozesses. In modernen Lötanlagen kommen hier moderne Bildverarbeitungssysteme zum Einsatz. Sie dienen u. a. der Prozessbeobachtung, der Rüstkontrolle und der Messung der Lötwellenhöhe.

Ein weiterer wichtiger Baustein im Rahmen der „Null-Fehler-Strategie“ sind standardisierte Prozesse, auf die in modernen Fertigungen zunehmend gesetzt wird. Im Selektivlötbereich kommen immer die gleichen System-Komponenten wie Fluxer, Vorheizungen und Lötaggregate zum Einsatz, ganz gleich um welche Ausbaustufe und Anlagentyp es sich handelt. Damit lassen sich Produkte von einer Linie auf eine andere switchen, bei gleichen Prozessbedingungen.

Unter Betrachtung dieser Vielfalt an Einflussmöglichkeiten wird schnell ersichtlich, dass in der realen Fertigung das Erreichen von null Fehlern ein sehr schwer zu erreichendes Ziel darstellt. Aus diesem Grund ist es viel sinnvoller, Strategien zu entwickeln und einzuführen, mit denen man sich dem Ziel „null Fehler“ asymptotisch nähert. Die Überwachung der Lötprozesse ist dabei ein sehr wichtiger, einzelner Fertigungsschritt. In Summe müssen aber alle qualitätsrelevanten Details einer elektronischen Baugruppe berücksichtigt werden. Da all diese Faktoren jedoch einem steten Wandel unterliegen, ist eine „Null-Fehler-Strategie“ ein Prozess, der kontinuierlich gelebt und verbessert werden muss. Damit en-den wir bei einem häufig genannten Zitat von Konfuzius, das da heißt…Der Weg ist das Ziel…

Statement

Die Entwicklung der Industrielandschaft in Europa ist wesentlich von der Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen abhängig. Egal ob lokal oder global agierend – unter den heutigen Randbedingungen des Weltmarktes sind vorausschauende Orientierung und hohe Innovationskraft unabdingbar. Nur mit stetigen Innovationen wird es gelingen, mittel- und langfristige Unternehmenserfolge zu sichern.

Als mittelständisches Unternehmen des Maschinenbaus mit jahrzehntelanger Tradition stellen wir unseren Technologievorsprung und unsere Innovationskraft in den Dienst unserer Kunden, um deren Produktionsprozesse hinsichtlich Qualität, Kosten und Lieferservice nachhaltig zu optimieren. Bei Null-Fehler-Strategien verfolgt jedes Unternehmen andere Ansätze , Ersa leistet hier den entscheidenden Beitrag.

Wir freuen uns auf interessante Gespräche, einen regen Informationsaustausch und wünschen den Teilnehmern zielführende Kontakte zu Experten, um ihre zukunfts-sichernden Projekte erfolgreich voranzutreiben. Wir haben die Lösungen für Ihre Herausforderungen, wenn es um das Thema Löten geht!

Zum Vortrag beim Innovationsforum

Der Vortrag zeigt auf, welche Anstrengungen heute erfolgen, um Lötprozesse abzusichern. Doch auch bei einer noch so perfekten Überwachung von Einzelfunktionen muss man sich bei Lötprozessen immer darüber im Klaren sein, dass hier eine Vielzahl qualitätsbestimmender Merkmale elektronischer Baugruppen zusammenfließen, die über das Ergebnis entscheiden

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JÜRGEN FRIEDRICH
Verfahrens- und Prozesstechniker

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