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Condenso X: Flexible Kondensationsloetsysteme von Rehm Thermal Systems

Pressemitteilung von

Mit dem breiten Portfolio der CondensoX Serie bietet Rehm für jeden Bedarf die richtige Anlage an.
Mit dem breiten Portfolio der CondensoX Serie bietet Rehm für jeden Bedarf die richtige Anlage an.

Kondensationsloet-Systeme. CondensoX Serie der Rehm Thermal Systems mit kompakter Anlage - der CondensoXC - vervollstaendigt

Die elektronische Baugruppenfertigung hat durch die Weiterentwicklung von Konvektions-Reflow-Lötanlagen einen enormen Sprung nach vorn gemacht. Auf Grund der zunehmenden Komplexität der Baugruppen, Schmelzpunkt des Lotes und erlaubten Prozesstemperaturen der Bauteile, sind Konvektionsanlagen aber nicht immer das erste Mittel der Wahl. Für die Entwickler geht es stetig weiter. Konsequent wird in den Entwicklungsabteilungen der Hersteller an der Optimierung bestehender und der Neuentwicklung neuer Systeme gearbeitet - Qualitätssteigerung, Prozessoptimierung und Anwenderfreundlichkeit geben die Ziele vor. Ein Verfahren, das sich in der Industrie durchgesetzt hat und immer mehr Anwendung findet, ist das Kondensationslöten – auch Vapourphase- oder Dampfphasenlöten genannt. Diese Art des Lötprozesses spielt ihre Vorteile klar im Bereich der Qualität der Ergebnisse aus.Kondensationslötanlagen haben gegenüber Konvektionsanlagen verschiedene Vorteile. Für viele Anwender ist der entscheidende Vorteil die Tatsache, dass die maximal mögliche Temperatur der Baugruppe durch den Siedepunkt des zur Erzeugung des Dampfes verwendeten Mediums begrenzt ist. Für bleifreie Lote wird in aller Regel ein Medium mit einer Siedetemperatur von 240°C verwendet. Dieser Dampf kondensiert solange auf der Baugruppe bis 240°C erreicht werden – 241°C sind aber nicht mehr möglich. Weitere attraktive Vorteile sind die Tatsachen, dass durch den Dampf eine inerte Atmosphäre erzeugt wird – somit ist kein Stickstoff notwendig.Als Wärmeträgermedien werden Perflourpolyether (PFPE) eingesetzt - Galden® der Solvay Solexis S.p.A. PFPE sind flüssige Polymere, die aus Kohlenstoff, Flour und Sauerstoff bestehen. Die Molekularbindungen in diesen Polymeren sind extrem stabil. Die Dampfphase eines PFPEs ist sechsmal schwerer als Luft - das heißt, der Dampf bleibt über dem flüssigen PFPE ‚liegen‘ und verdrängt die Restluft nach oben. Wenn nun also eine Baugruppe in die Dampfphase eintaucht, wird sie in einer inerten Atmosphäre erhitzt. Korrosion der metallischen Bauteile wird so vermieden. Die Sauerstoffatome im Galden® sind so stark gebunden, dass sie nicht mit den Metallen auf der Baugruppe reagieren können. Die hervorragenden Wärmeübertragungskoeffizienten und dielektrischen Eigenschaften machen PFPE zum optimalen Medium für Dampfphasenlötverfahren. Ein weiterer großer Vorteil des Dampfphasen-Lötverfahrens: die Temperaturdifferenz über die gesamte Baugruppe, tendiert gegen Null.Das Prinzip des Dampfphasenlötens ist ein Naturgesetz. Durch die definierte Siedetemperatur der unterschiedlichen Galdentypen wird die maximale Temperatur des Lötprozesses festgelegt - maximale Kontrolle über die Spitzenwerte. Die Siedetemperatur des Galden wird der verwendeten Lotpaste angepasst. Rehm setzt Galdentypen von 200 bis 260 ein, wobei die Zahlenangabe aussagt, welche Temperatur das Medium bei der Kondensation unter Normalluftdruck erreicht.Diese Vorteile sind allen Dampfphasenlötanlagen gemein. Gegenüber den konventionellen Anlagen, bei denen die Baugruppe in eine nach oben offene Siedekammer in den Dampf abgesenkt wird, verwendet Rehm die patentierte Injektionstechnik. Hierbei wird die Baugruppe in eine hermetisch dichte Prozesskammer eingebracht und bis Prozessende nicht mehr bewegt. Zum Lötprozess wird auf eine beheizte Bodenplatte das Galden® in genau der richtigen Menge zum richtigen Zeitpunkt eingespritzt wird. Die exakte Steuerbarkeit des Prozesses, des Temperaturprofils, wurde dadurch signifikant erhöht. Hieraus ergeben sich direkt – zusätzlich zu den zuvor genannten Vorteilen der Dampfphasenlöttechnik – eine Reihe weiterer Vorteile.Ein weiterer Vorteil der Weiterentwicklung des Prozesses ist, dass die Baugruppen während des Lötprozesses nicht bewegt werden müssen. Bei Dampfphasenlötanlagen des älteren Typs wurden die Baugruppen in der Regel vertikal aus der Prozesskammer herausgefahren. Hierdurch können sich die Bauteile bei geschmolzenem Lot durch Vibrationen in der Bewegung verschieben.Bei der aktuellen CondensoX-Serie finden Löten und Vakuum in ein und derselben Prozess- und Vakuumkammer statt. Das heißt, die Baugruppen müssen zwischen den Prozessen nicht mehr bewegt werden. Durch die Injektion des Mediums auf die beheizte Bodenplatte der Vakuumkammer kann sich der Dampf frei in der Prozesskammer ausbreiten. Die Vakuumkammer ermöglicht die Erzeugung eines Vakuums vor dem eigentlichen Lötprozess. Hierdurch wird die Dampfausbildung nochmals verbessert. Eine scharfe Begrenzung der Dampfdecke wie bei konventionellen Systemen wird somit vermieden und durch die beliebige Steuerung der Dampfmenge wird eine beinahe freie Steuerung der Aufheizgeschwindigkeit – und somit Beeinflussung des Temperaturprofils – ermöglicht. Nach Beendigung des Lötprofils wird, ohne dass die Baugruppe hierfür bewegt werden muss, direkt in der Prozesskammer ein Vakuum erzeugt. Hierbei werden nicht nur Voids beseitigt, sondern durch das Vakuum wird die Baugruppe auch restlos getrocknet – selbst schöpfende Bauteile und Hohlräume. Ohne Vakuum trocknen solche Geometrien nur unvollständig. Mit der Folge, dass kondensiertes Galden® verschleppt wird und verloren ist. Beim Rehm-Prozess in einer Kammer bleibt das Galden® in einem geschlossenen Kreislauf: es wird injiziert, verdampft, abgesaugt, kondensiert, gereinigt und wieder dem Produktionsprozess zugeführt. Die Anlagen der CondensoX-Serie sind wohl die einzigen Vapour-Phase-Anlagen, bei denen mit jedem Lötzyklus 100% des benutzten Mediums gefiltert wird. Somit kann für nachfolgende Lötprozesse Galden® verwendet werden, das sich visuell nicht von Neuware unterscheidet. Und nicht zuletzt weiß der Bediener zu schätzen, dass durch die vollständige Filtrierung des verwendeten Galden®, die Verunreinigungen gezielt und sauber in einem Filter abgeschieden werden.Prozesstechnisch werden die Anlagen der CondensoX-Serie durch den integrierten Prozessrekorder abgerundet. Er ersetzt externe Temperaturrekorder und zeichnet außer den Temperaturen auch den Druck auf. Denn eines ist sicher: wird im Prozess Vakuum eingesetzt, sei es vor, während oder nach dem Lötvorgang zur Voidreduzierung, dann ist der Druck auch ein Prozessparameter und muss dokumentiert werden.Die Möglichkeit, den Druck nicht nur nach dem Lötvorgang sondern gezielt während des Lötens als Prozessparameter einzusetzen, ist eine Abgrenzung zu den üblichen Dampfphasenlötanlagen. Konventionell arbeiten sie als sogenannte "offene" Systeme, d.h. die Prozesskammer ist offen und dem äußerem Luftdruck ausgesetzt. Im Unterschied hierzu wird bei den CondensoX eine vakuumdichte Prozesskammer verwendet. Der Siedepunkt einer Flüssigkeit hängt naturgemäß vom Luftdruck ab. Die Condenso-Anlagen erlauben es, diese Tatsache gezielt zu nutzen, um über eine Druckanpassung in der Prozesskammer den Siedepunkt des Galden® zu variierenBesonders für Dienstleister, die nicht ausschließen können, dass verschiedene Lote mit unterschiedlichen Siedepunkten verarbeitet werden müssen, bietet diese Möglichkeit große Vorteile. Muss ein konventionelles bleihaltiges Lot mit niedrigerem Schmelzpunkt gelötet werden, so wird im Lötprofil lediglich der Druck entsprechend eingestellt. Die Anlage wird mit dem zum Lot mit dem höchsten Schmelzpunkt passenden Galden® befüllt und über das entsprechende Lötprofil wird der Prozessdruck entsprechend vorgegeben, um den Siedepunkt zu reduzieren. So wird vermieden, dass das Medium gewechselt werden muss. Diese Möglichkeit vermeidet nicht nur die Bevorratung zweier Medien, sondern auch das lästige und sorgfältige Reinigen der Anlage beim Wechsel, um die Verunreinigung beider Medien zu verhindern.Seit 2006 ist die CondensoX Serie auf dem Markt – selbstverständlich mit integrierbarer Vakuumtechnologie. Seither ist das Angebot an unterschiedlichen Größen der Kondensationslötanlagen immer weiter gewachsen. Beginnend mit der kompakten CondensoXC, der Marktneuheit, die eine Stellfläche von nur 2,3 m² bei Abmessungen von 1850 x 1250 mm benötigt. Auf der Fachmesse SMT 2016 in Nürnberg wurde die CondensoXC das erste Mal der Öffentlichkeit vorgestellt und die ersten Anlagen dieses Typs werden bereits ausgeliefert. Sie komplettiert das Portfolio der CondensoX Serie im unteren Bereich.Eine Anlage, die entweder für kleinere Serien angewendet werden kann oder sich hervorragend für die Prototypenfertigung eignet. Es ist sogar vorstellbar die Condenso XC direkt in einer Entwicklungsabteilung, beispielsweise eines großen Herstellers elektronischer Geräte, aufzustellen, da die Condenso-Anlagen durch ihren ausgeklügelten Aufbau nur sehr wenig Emissionen und Temperatur des Lötprozesses nach außen hin abgeben.Das größte Modell der Serie ist die CondensoXLine. Eine Dampfphasenlötanlage, bei der die Bauteile, dank des 3-Kammer-Verfahrens, im Durchlaufverfahren inline, mit automatisierter Beladung, verarbeitet werden. In einer ersten geschlossenen Kammer werden die Baugruppen mit Stickstoff gespült, anschließend fahrend sie in die eigentliche Prozesskammer. Erst danach werden die Baugruppen sanft in die Kühlkammer überführt und in inerter Atmosphäre (mit weniger als 100ppm Restsauerstoff in der Atmosphäre) kontrolliert schonend abgekühlt. Der gesamte Verarbeitungsprozess findet in einer durchgehend hermetisch abgeschlossenen, sauerstoffarmen Umgebung statt. Die Oxidation metallischer Materialien wird so konsequent vermieden.Das bedeutet, diese Anlage ist für hohe Qualität bei großen Volumina geeignet. In den Weiterentwicklungen wurde der Vorteil der kurzen Taktzeiten, mit dem Konvektionsanlagen punkten konnten, und der Vorteil der hohen Qualität der Ergebnisse, der auf Seiten der Kondensationsanlage liegt, bestmöglich miteinander kombiniert.Die Konfiguration der einzelnen Modelle der CondensoX Serie unterscheidet sich vor allem bei den umsetzbaren Taktzeiten Taktzeiten – prozesstechnisch sind die Anlagen auf dem gleichen Level. Von der kleinen Anlage mit manueller Beladung bis hin zur großen vollautomatisch gesteuerten Inline-Anlage für die große Serie.Außer dem vorrangigen Ziel, immer die gleichen Temperaturprofile für eine Fertigungslinie passgenau reproduzieren zu können, sind weitere Ziele in der modernen Fertigung elektronischer Baugruppen heute auch, den Werdegang einer Baugruppe detailliert nachverfolgen zu können (Traceability). Auch das war immer im Fokus der Entwickler der Rehm Thermal Systems. Dafür müssen natürlich die Temperatur- und Druckprofile der einzelnen Chargen auch erfasst und dokumentiert werden können.Im (Vakuum-)Dampfphasenlötprozess war das lange nicht möglich. Temperaturverläufe wurden in den meisten Anlagen über Vorwärmzonen und das Eintauchen in die Dampfphase, quasi mechanisch gesteuert. Mit dem patentierten Injektionsverfahren kann das Temperaturprofil exakt geregelt werden. Nur muss die Profilierung auf konsistente Daten zurückgreifen können.Die Erfassung solcher Daten war sehr aufwändig und schwierig. Die Produktion musste in einem Testlauf immer wieder unterbrochen werden, um die Daten auszulesen. Einer der Vorteile dieses Systems ist, dass die Messfühler nicht an fixen Orten in den Anlagen montiert sind, sondern mit den Baugruppen durch den gesamten Prozess laufen und die Daten in Realtime an die Steuerungssoftware übermitteln.Die Steuerungssoftware wiederum kann direkt auf die übermittelten Daten reagieren und in den laufenden Prozess korrigierend eingreifen - Datenerfassung und Prozesssteuerung auf einem bisher nicht gekannten Niveau – ohne die Fertigung unterbrechen zu müssen. Lötprofile – Temperatur und Druck – sind so exakt erfasst und können jederzeit für die Serienproduktion abgerufen und präzise reproduziert werden.Alles in allem birgt die Verfahrenstechnik der CondensoX-Serie einige prozesstechnische Vorteile und auch deutliche Einsparpotenziale - nicht nur weil die Anlagen mit nur einer Prozesskammer wesentlich kompakter sind und weniger Platz benötigen. Auch wird durch den geschlossenen Kreislauf des Mediums, die Einsparung des Galden® auf über 50% (!) beziffert. Bei einem Preis für das 5kg-Gebinde ab 450 Euro summiert sich schnell ein stattlicher Betrag.Die Entwicklungsabteilung der Rehm Gruppe steht für Streben nach sinnvoller Innovation und Nachhaltigkeit, für Verbesserung des Portfolios. Die Anforderungen der Industrie steigen stetig weiter. Und es wird auch in Zukunft ein wechselseitiger Prozess bleiben, in dem sich alle Beteiligten gegenseitig, im Dienst des Fortschritts, anspornen und inspirieren werden.Weitere Informationen: http://www.rehm-group.com

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