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Leiterplattenfertigung: Zustandsüberwachung von Lotpasten

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IoT Use Case - Turck
3 Minuten Lesezeit
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Für die eigene Leiterplattenfertigung hat die Hans Turck GmbH & Co. KG die Qualitätssicherung der Lotpaste mit einer Condition-Monitoring-Lösung und passenden IO-Link-Sensoren automatisiert. Lückenloses Tracking und die Anbindung ans MES sind die weiteren Schritte auf dem Weg zur vollautomatischen SMT-Fertigung.

Die Herausforderung: Temperatur und zeitliche Parameter beeinflussen Qualität der Lotpaste

Nichts geht ohne Leiterplatten. Das Kernstück der Elektronikfertigung ist so individuell wie anspruchsvoll zu fertigen. Quasi als Grundierung für die verschiedenen Bauteile, die im SMT-Verfahren aufgebracht werden, beschichtet ein Drucker die Platte mit einer unter 150 Mikrometer dünnen Schicht Lotpaste. Die Qualität der Paste trägt entscheidend zur Haltbarkeit der abschließenden Verlötung bei, und diese Qualität wiederum ist umso höher, je stabiler die Lagerbedingungen für die Paste sind. Turck nutzt in der hauseigenen SMT-Fertigung am Standort Beierfeld für seine verschiedenen Automatisierungsprodukte Kühlschränke, um die Behälter mit Lotpaste bei gleichbleibender Temperatur aufzubewahren. Wie lange ein Pastenbehälter im Kühlschrank verbleibt oder wie lange er schon in der Produktionsumgebung ist, wird derzeit noch manuell durch das Scannen der Behälter erfasst. Dabei ist der Faktor Zeit durchaus auch entscheidend für die Qualität der fertigen Leiterplatte: nach dem Bedrucken sollten maximal acht Stunden vergehen, bis die Platte endgültig verlötet wird. Automatisierung wird auch hier die Dokumentation einfacher und sicherer gestalten und damit eine weitere Lücke im automatisierten Produktionsprozess schließen.

Die Lösung: Ein eigenes Condition-Monitoring-Netzwerk für die Lotpaste

Mit Temperatursensoren überwacht Turck die konstante Temperatur der Lotpasten in den Kühlschränken. Für die geschlossenen Pastenbehälter, die hier aufbewahrt werden, ist das vollkommen ausreichend. Im Druckprozess, der bei 23-27 °C stattfinden muss, spielt auch die Feuchtigkeit eine wichtige Rolle und wird deshalb an dieser Stelle zusätzlich zur Temperatur überwacht. Für diese Condition-Monitoring-Anwendung nutzt Turck dieselbe Sensorik, die auch in Schaltschränken für stabile Verhältnisse sorgt: Temperatur- und Abstandssensoren, letztere überwachen den Türschluss. In jedem Schrank ist eine auch als Schaltschrankwächter bezeichnete Condition-Monitoring-Schaltzentrale untergebracht, die alle Sensordaten über IO-Link und einen Switch in die Cloud überträgt. Die Plattform selbst enthält nur die nötigen Treiber und Skripte, um die Daten zu erfassen. Besonders wichtig: das Konzept basiert auf Linux und ist damit offen für anwenderseitige Installationen.

Das Ergebnis: Überwachung der Lotpastenlagerung und RFID-gestütztes lückenloses Lotpasten-Tracking in der Zukunft

Das Wissen um bestehende Gegebenheiten ist immer der erste Schritt im Veränderungsprozess und stellt auch bei Turck den Ausgangspunkt für viel weitreichendere Pläne dar. Die Überwachung der Lotpaste zu automatisieren öffnet die Tür dazu, diesen Produktionsschritt an das MES anzubinden und so auf dem Weg zur komplett vollautomatischen Produktion weiterzugehen. Ein RFID-Tracking soll dann die korrekte Lagerung der Lotpaste nachweisen, sodass ungeeignete Behälter gar nicht erst verwendet und so Leiterplatten vergeudet werden. Nachdem die Überwachung gleichbleibende Verarbeitungsbedingungen sicherstellt, dienen diese Informationen auch dazu, Trends zu erkennen, wann sich Temperatur oder Feuchtigkeit verändern. Veränderungen zeigt das Dashboard heute schon an; im MES ist es dann später möglich, diese Daten auszuwerten. So kommt ein Ausschuss durch überlagerte Lotpaste praktisch nicht mehr vor, und die Qualität ist auch bei maximaler Auslastung der Produktion sichergestellt.

In Anwendung

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