Bauteilemontage

Roboter steigern Effizienz und Qualität in der THT-Fertigung

| Autor / Redakteur: Martin Ortgies * / Franz Graser

In einem Zug: Durch die gemeinsame Verarbeitung von SMD- und THR-Bauteilen wird ein kompletter, stark manuell geprägter Arbeitsgang (THT) eingespart.
In einem Zug: Durch die gemeinsame Verarbeitung von SMD- und THR-Bauteilen wird ein kompletter, stark manuell geprägter Arbeitsgang (THT) eingespart. (Bilder: Ihlemann)

Die THT-Fertigung gilt als arbeitsintensiv und qualitätskritisch. Der Elektronikfertiger Ihlemann hat inzwischen mehrere Teilprozesse automatisiert und dabei gute Ergebnisse erzielt.

Die THT-Fertigung (Through-Hole Technology, auch bekannt als Durchsteckmontage) galt lange Zeit als Auslaufmodell, denn sie ist im Vergleich zur SMD-Fertigung (Surface-Mount Device oder Oberflächenmontage) kaum automatisiert. Die bedrahteten Bauteile werden nach der Durchsteckmontage oft noch per Hand gelötet und manuell weiterverarbeitet. Die THT-Fertigung gilt deshalb als arbeitsintensiv und qualitätskritisch. Bei dem Braunschweiger EMS-Dienstleister Ihlemann wurden inzwischen mehrere Teilprozesse automatisiert und dabei gute Ergebnisse erzielt.

In der THT-Fertigung kommt es häufiger zu Qualitätsproblemen als in der SMD-Bestückung. Vor allem beim Löten per Hand kann es zu einem fehlenden Lotdurchstieg (zu geringe Löttemperatur) oder zu geschädigten Bauteilen (Überhitzung) kommen. Außerdem ist jeder Lötvorgang zwangsläufig individuell unterschiedlich und kann auch von der gleichen Person nicht identisch wiederholt werden.

THT-Bauteile werden automatisiert bestückt

Trotz der Nachteile sind THT-Bauteile oft nicht zu ersetzen. Wenn größere Ströme fließen, wie in der Hochleistungselektronik, werden bedrahtete Bauteile eingesetzt. Auch bei größeren mechanischen Belastungen (Steckverbinder oder Schalter) bleiben die THT-Bauformen erste Wahl. In anderen Fällen wird der Ersatz von THT-Bauteilen durch Designanpassungen der Leiterkarten vermieden, wenn dadurch aufwendige Neu-Zertifizierungen erforderlich werden.

3-D-Druck: Wenn THT-Bauteile wie Stecker oder Kühlkörper über den Rand ragen, erstellt Ihlemann per 3-D-Druck Baugruppenträger für die automatisierte Weiterverarbeitung.
3-D-Druck: Wenn THT-Bauteile wie Stecker oder Kühlkörper über den Rand ragen, erstellt Ihlemann per 3-D-Druck Baugruppenträger für die automatisierte Weiterverarbeitung. (Bild: Ihlemann)

„Für Baugruppen mit wenigen THT-Bauteilen kann der Einsatz des Pin-in-Paste-Verfahrens sinnvoll sein“, erläutert Bernd Richter, Vorstand beim EMS-Dienstleister Ihlemann in Braunschweig. „Pin in Paste“ beziehungsweise die Through-hole-Reflow-Technologie (THR) ist ein bekanntes, aber bisher eher selten eingesetztes Verfahren. Dank spezieller temperaturstabiler THR-Bauteilvarianten und Hilfsstoffen ist das Verfahren aus Sicht des Elektronikfertigers Ihlemann heute praxistauglich.

Bei Pin in Paste werden bedrahtete Bauelemente sowie SMD-Bauteile automatisiert bestückt. Das verbessert die Qualität, verkürzt die Verarbeitungszeit und ermöglicht zudem geringere Bauteil- und Lötstellenabstände zwischen den verschiedenen Technologien. Nachteilig sind dagegen die höheren Kosten für THR-Bauteile, da diese Komponenten für die größeren thermischen Belastungen des Reflow-Lötens ausgelegt sein müssen.

Selektivlöt-Technik und Löt-Roboter ersetzen das Handlöten

Ihlemann konnte bei sehr vielen Baugruppen das Handlöten durch das automatisierte Selektivlöten ersetzen. „Jede einzelne Lötstelle kann separat programmiert werden, um Flussmittelmenge und Lötzeit selektiv zu steuern. Durch das automatisierte Selektivlöten konnten wir in der Serienfertigung eine höhere Reproduzierbarkeit und Prozesssicherheit erzielen und auf diese Weise die Qualität der Lötergebnisse verbessern“, so Bernd Richter.

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