Kleinere Leiterplatten dank Laserlöten

Sieben Vorteile auf einen Streich

Laserlöten aller Komponenten auf dem Betriebsmittel

Turck duotec nutzt das Laserlöten um miniaturisierte Produktkonstruktionen in der Mechatronik zu realisieren. Der Mehrwert liegt in deutlich kürzeren Prozesszeiten und einer Senkung der Betriebsmittelkosten. Das ist natürlich auch für den Kunden ein Plus.

Im Detail hat der Laserlötprozess folgende Vorteile:

  • er ist berührungslos
  • er ist wartungsarm
  • er verfügt über eine hohe Leistungsdichte
  • benötigt kürzere Prozesszeiten
  • senkt Betriebsmittelkosten

Der Auftreffpunkt der fokussierten Laserstrahlung ist entscheidend für die Qualität der Lötung. Kleinste Abweichungen führen zu Lötfehlern. Bei Produkten mit kleinen Lötstellen oder zu großen Toleranzen in der Lage der Lötstellen muss das Lötwerkzeug nachgeführt werden. Hierzu wird eine Kamera mit automatischem Bildverarbeitungs-System im Lötwerkzeug genutzt.

Das Lot wird in Drahtform mit Flussmittelseele während des Lötens zugeführt oder in Form von flussmittelhaltiger Lotpaste bzw. eines Lotdepots an der Lötstelle bereits vor dem Löten vorhanden sein. Die typischen Lötzeiten beim Laserlöten liegen zwischen 1,0 und 2,5 Sekunden.

Laserlöten stellt hohe Anforderungen an die Qualität des Lotdrahtes. Der Flussmittelgehalt der Flussmittelseele muss konstant sein und darf nicht spritzen. Spritzer würden die Laseroptik, Werkstückaufnahmen und eventuell das zu lötende Produkt verschmutzen. TURCK duotec verwendet deshalb nur Lotdrähte, die für das Laserlöten optimiert sind.

Laserlöten reduziert Zahl der Arbeitsschritte

Leiterplatte mit verschiedenen Komponenten

Die Abbildung rechts zeigt eine Leiterplatte mit unterschiedlichen Fertigungs- und Technologieschritten. Mit dem Laserlötverfahren eröffnen sich für Turck duotec neue Perspektiven, die sieben Vorteile umfassen:

Vorteil 1: Weniger Verfahrensschritte
Die bisher maximal sechs benötigten Prozess-Schritte können auf zwei reduziert werden: den SMT-Prozess mit nachgelagertem Reflowlöten und den Prozess des Laserlötens. Alle Lötstellen der Elektronik in Abb. 2 lassen sich durch die Laserlöt-Technologie problemlos löten.

Vorteil 2: Knifflige Lötstellen erleichtern
Eine Kehlnahtlötung zweier Leiterplatten, die im Winkel zueinander stehen, ist ebenfalls möglich. Durch das Verfahren des Laserkopfes kann die Fixierung der Baugruppen zueinander statisch erfolgen. Die Lötung eventuell erforderlicher Stanzformteile ist ebenfalls möglich. Durch die zuschaltbaren Laserdioden der Lötwerkzeuge, die ebenfalls einzeln positionierbar sind, eröffnen sich neue Möglichkeiten, selbst unterschiedlichste Lötpads schnell zu erwärmen.

Vorteil 3: Einfache Handhabung
Durch die Physik des Laserlötens werden Bauteile oder Bauelemente keiner mechanischen Belastung während des Lötprozesses ausgesetzt. Die einzelnen Bauteile werden in eine dafür vorgesehene Aufnahme eingelegt. Dies ist bei Leitungen und speziell bei Flachbandkabeln von Vorteil.

Vorteil 4: Simples Tooling
Wird nur eine einzige Löttechnik genutzt, benötigt man auch nur eine Vorrichtung für alle Lötaufgaben. In diese Vorrichtung werden, beginnend mit der Leiterplatte, alle weiteren zu lötenden Bauelemente eingelegt. Dies reduziert nicht nur die Einmalkosten für ein Produkt, sondern wirkt sich kostenmäßig auch auf den Serienfertigungsstart aus.

Vorteil 5: Hohe Genauigkeiten
Beim Fügen von Bauteilen kann durch das kontaktfreie Verfahren eine Genauigkeit der Positionierung des zu lötenden Bauelements auf die Leiterplatte von 0,1mm erreicht werden. Dies ist besonders interessant beim Löten von LEDs, die im Nachgang durch ein Gehäuse geführt werden, oder beim Fügen von zwei Leiterplatten zueinander, die eine messende Funktion haben.

Vorteil 6: Geringe Prozesszeit
Die Handling-Zeiten verkürzen sich durch diese Fertigungsmöglichkeit erheblich, da alle Bauelemente nur einmal gegriffen und im Anschluss komplett in der Lötanlage zueinander gefügt werden. Bei höheren Stückzahlen besteht die Möglichkeit, mehrere Vorrichtungen parallel zu bestücken und diese in der Anlage löten zu lassen.

Vorteil 7: Individuelle Lösungen
Turck duotec entwickelt kundenspezifische Lösungen, die im Hinblick auf die Kosten sowie auf den praktischen Einsatz hin optimiert sind. Der Kunde profitiert dank der Verbindung von jahrzehntelanger Erfahrung mit moderner, projektgerecht eingesetzter Technik.

Der vollständige Artikel ist in der Elektronikpraxis Nr. 17 am 08.09.2014 erschienen.

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