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Löttechnik Automatische Profilingsysteme verbessern die Elektronikfertigung

Autor / Redakteur: Patrick McWiggin * / Franz Graser

Thermische Profilingsysteme, mit denen man optimale Temperaturverläufe für den Lötprozess definiert, haben in der Elektronikherstellung zu deutlichen Verbesserungen geführt.

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Mit Sonden ausgestattet: Für die Wärmemessung sind Temperaturfühler über die gesamte Länge des Lötofens angebracht. Sie messen in Echtzeit die Temperatur am Lötprodukt.
Mit Sonden ausgestattet: Für die Wärmemessung sind Temperaturfühler über die gesamte Länge des Lötofens angebracht. Sie messen in Echtzeit die Temperatur am Lötprodukt.
(Bilder: SolderStar)

Elektronische Baugruppen und ihre Herstellung werden zunehmend komplexer, damit wird auch der Ruf nach solchen Systemen immer lauter, die sehr hohe Anforderungen und Erwartungen in der Fertigung erfüllen, sei es um die Qualität abzusichern oder die Kosten zu begrenzen. Thermische Profilingsysteme, mit denen man traditionell optimale Temperaturverläufe für den Lötprozess definiert, haben hier deutliche Verbesserungen erzielt.

Für die thermische Profilierung im Lötprozess werden an einer Baugruppe diverse Thermopaare angebracht und die Temperaturen an Baugruppe und Bauteilen per Meßdatenlogger erfaßt, gespeichert und ausgewertet. Solche Temperaturprofile zur Verifikation des Lötprozesses werden an SMT-Linien (Surface Mount Technology) mit einem Test-Board und der darauf befindlichen Instrumentierung vorgenommen.

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Der Bedarf für automatisches Profiling

Bis vor kurzem war das manuelle Temperaturprofiling die bevorzugte Kontrollmethode. Doch durch Weiterentwicklung und Innovationen der automatischen Profilingtechnik können jetzt mehr Überprüfungen im Lötprozeß vorgenommen werden, dies hat höhere Prozessqualität und weniger arbeitsintensive manuelle Nacharbeit zur Folge.

Der Bedarf für die wichtige regelmäßige Überwachung der Temperaturprofile war schon immer hoch. Mit der früheren Methode wurde das Temperaturprofil mit den am Board angebrachten Thermopaaren erfasst und von einem hinter dem Testboard im Ofen durchlaufenden temperaturgeschützten Datenlogger aufgezeichnet. Dieses manuelle Verfahren hat durchaus eine Berechtigung beim erstmaligen Setup des Lötofens. Aber für die ständig wiederkehrende Überwachung von Temperaturprofilen in hochvolumigen Fertigungsumgebungen scheint sie nicht effektiv, obwohl hier zunehmend Fertigungskontrollen immer nötiger werden.

Weil man jedoch manuelle Systeme wegen des großen Aufwands nur in längeren Zeitabständen für Temperaturprofiling einsetzen kann, mussten die Anwender darauf hoffen, daß sich zwischen diesen langen Abständen im Prozeß keine ungünstigen Veränderungen ereigneten. Dieses Prinzip Hoffnung kann jedoch keinesfalls einen kontrollierten, garantierten Lötprozess mit optimalen Ergebnissen ersetzen, im Gegenteil.

Doch nicht nur diese Prozesskontrolle war unzuverlässig, bei jeder Messung mussten auch die laufenden Lötprozesse unterbrochen werden, um das aufwendige manuelle Temperaturprofiling vorzunehmen. Sollte sich also nach solch einem Messdurchgang ein Lötproblem ergeben, so wird es erst bei der nachfolgenden Prüfung entdeckt. Es kann erst danach korrigiert werden, womit größere Probleme in der verfügbaren Produktionszeit sowie bei Baugruppendefekten zu erwarten sind.

Entwicklungen im automatischen Temperaturprofiling

Zur Ablösung dieser ziemlich ineffizienten manuellen Methode wurde das Automatic Profiling System (APS) von SolderStar entwickelt. Es erschien zuerst das System APS-1000, mit dem die Stabilität der Prozessparameter in Reflow-Öfen kontrolliert wurde. Es handelte sich um einen soliden Testbehälter mit Thermopaaren, der an der gewünschten Position des Boards angebracht wurde.

Obwohl das Gerät sehr robust und eine deutliche Verbesserung zum manuellen Verfahren war, gab es immer noch einige Nachteile: die Reaktionszeit war zu langsam und zwischen einzelnen Temperaturzonen zeigten sich Konduktionsprobleme.

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