Spree Hybrid & Kommunikationstechnik GmbH und JUKI blicken auf eine 15 jährige Zusammenarbeit

Die Spree Hybrid & Kommunikationstechnik GmbH, ansässig in Berlin, produziert seit über 20 Jahren kundenspezifische Baugruppen mit dem Schwerpunkt auf SMD-Technologie und Dickschicht-Hybridtechnik; und dies in den letzten 15 Jahren sehr erfolgreich mit Bestückern der Firma JUKI. Aufgrund dieser guten Zusammenarbeit und des optimalen Fertigungsprofils, das diese Maschinen bieten, entschied sich das Unternehmen im letzten Jahr, in zwei weitere, hochmoderne Fertigungsanlagen von JUKI zu investieren.

Abstract
Seit über 20 Jahren produziert die Firma Spree Hybrid & Kommunikationstechnik GmbH kundenspezifische Baugruppen, sowohl in Serien als auch in Form von Sonder- und Musterbaugruppen. Schwerpunkte sind die SMD-Technologie und die Dickschicht-Hybridtechnik. Unternehmensziele sind die Erreichung von marktgerechten Preisen, guter Qualität und kurzfristigen Lieferzeiten.
Die Firma verfügt über einen hochmodernen Maschinenpark und kann damit ein breites Spektrum kundenspezifischer Technologien umsetzen.

Historie
Die Firma Spree Hybrid & Kommunikationstechnik GmbH wurde 1991 gegründet. Ausgangsbasis war ein Fertigungszentrum für Hybrid- und SMD-Technik. Hier war sowohl das Basis-Equipment für beide Technologiezweige als auch grundlegendes Know-How vorhanden. Der politische und damit verbundene wirtschaftliche Umbruch hat die Firma maßgeblich geprägt. Sie wurde von den langjährigen Geschäftsführern Dipl.-Chem. Joachim Müller und Dr. Karl-Heinz Segsa gegründet und wird derzeit durch Herrn Joachim Müller geleitet.

Seit der Firmengründung wurden regelmäßig Investitionen, sowohl auf dem Gebiet der SMD-Technik als auch auf dem Gebiet der Dickschicht-Hybridtechnik, getätigt.

Für die SMD-Technik wurden von Anfang an Bestückungsautomaten eingesetzt. Bei den ersten Modellen erfolgte die Bauteilzentrierung noch mechanisch. Die erste moderne SMD-Linie wurde 1997 von der Firma ZEVATECH gekauft. Diese Bestückungsautomaten waren schon mit Laser- und Vision-Zentrierung ausgerüstet. Die Linie besteht aus den Modulen FS 730 und FM 740, sowie einem Heller 1500 Reflowofen. Diese Linie ist bis heute im Einsatz und wird zur SMD-Bestückung einfacher Baugruppen in kleinen Stückzahlen genutzt. „Die guten Erfahrungen mit diesen Maschinen, die gerade für unser Fertigungsprofil optimal einsetzbar sind, waren die Basis für eine fruchtbare Zusammenarbeit mit der heutigen Firma JUKI“, so Herr Joachim Müller, Geschäftsführer der Spree Hybrid & Kommunikationstechnik GmbH.

Hybrid-Baugruppen werden in Dickschichttechnik produziert. Es wird ein sehr breites Technologiespektrum angewendet. Als Trägermaterialien werden Al2O3, AlN und Quarzgläser verarbeitet. Das Pastenspektrum umfasst neben den Standardpasten auch spezielle hochspannungsfeste Pastensysteme. Es können Baugruppen bis zu einer Substratgröße von 250 x 250 mm² in Mehrlagentechnik und mit Durchkontaktierungen zur Rückseite hergestellt werden.

Auf Basis der vorhandenen modernen Fertigungsausrüstungen ist es für beide Technologielinien möglich, sowohl Muster und Kleinserien als auch Mittel- und Großserien mit höchster Qualität und relativ hohem Durchsatz zu produzieren.

Neben den technisch bedingten Investitionen wurde 1998 ein eigenes Fertigungsgebäude errichtet. Dadurch konnte ein abgestimmter durchgängiger technologischer Fluss aller Fertigungsprozesse erreicht werden. Ein im Firmengebäude installiertes geschlossenes Lüftungssystem gewährt hohe Sauberkeit und durch die Nutzung von Abwärme wird das Konzept auch in ökologischer Hinsicht optimiert.

Profil
Außer Fertigungsaktivitäten als reine Dienstleistung werden spezielle Entwicklungsarbeiten sowohl auf Kundenwunsch als auch im Rahmen von Projekten durchgeführt. Die Firma verfügt über ein hervorragendes Potential an hochqualifizierten Fachkräften, derzeit allein zehn Ingenieure mit Spezialkenntnissen auf den Gebieten der Elektroniktechnologie, CAD sowie Mess- und Prüftechnik. Die Firma Spree Hybrid & Kommunikationstechnik GmbH hat in ihrer bisherigen Entwicklung viele technische Innovationen in der modernen Aufbau- und Verbindungstechnik und in speziellen Dickschichttechniken aufgegriffen und ist jederzeit für derartige Anfragen offen.

Die durchgeführten Entwicklungsarbeiten liegen hauptsächlich im Bereich der Fertigungstechnologien. Dazu gehören insbesondere:

- konzeptionelle Mitarbeit bei der Entwicklung neuer Produkte
- Mitarbeit bei der Schaltungsentwicklung
- Layoutentwicklung
- Prototypenaufbau und -Erprobung
- Entwicklung von Prüfstrategien
- Entwicklung von Spezialtechnologien (z.B. Verguss, Gehäuse,...)
- Bestückung von Baugruppen auf flexiblen Trägern

Aus einigen FuE-Projekten sind eigene Produkte hervorgegangen, die in Zusammenarbeit mit den entsprechenden Kooperationspartnern vermarktet werden. Besonders zu nennen ist hier ein Hochleistungs-Halbleiterschalter für Gaslaser als Dickschicht-Hybrid-Baugruppe mit speziellen IGBT-Chips, die als Dies verarbeitet werden.

Die Firma ist nach DIN ISO 9001 zertifiziert und für die Automobilindustrie und die Medizintechnik auditiert.

Maschinenpark für SMD- und Hybridtechnik
SMD-Technik
Der Firma Spree Hybrid & Kommunikationstechnik GmbH stehen derzeit vier durchgängige Linien zur SMD-Bestückung, Reflowlötung und AOI-Inspektion zur Verfügung. Ergänzt wird die SMD-Technik durch eine Vielzahl von manuellen Löttechniken und Schwalllötanlagen für verbleite und bleifreie Baugruppen. (SMD- und THT- Lötung mit SnPb wird derzeit noch für einige Baugruppen der Medizin- und der Automobiltechnik gefordert).

Neben der bereits genannten FS 730 / FM 740 –Linie und einer Linie die aus den Bestückern KE-2020 und KE-2020L sowie einem SMT Quattro Peak C3.0 N2 Reflowofen besteht, wurde im Jahr 2011 in zwei weitere Linien investiert.


Herr Müller, Geschäftsführer Spree Hybrid (links) und Herr Mirau, Geschäftsführer
Juki Automation Systems Deutschland (rechts) vor der Linie FX3 / KE2080

Die erste Linie besteht aus dem automatischen EKRA X5 Pastendrucker und den Bestückungsautomaten FX-3L und KE-2080L sowie einem SMT QuattroPeak S VAC Reflowofen und einem inline AOI-System.

Der FX-3L Bestücker ist mit vier Multi Nozzle Laserköpfen mit je sechs Saugern für Bestückleistungen bis zu 60.000 BE/h ausgerüstet. Es können Bauteile von der Bauform 01005 bis zu Kantenlängen von 33,5 mm bestückt werden.

Der KE-2080L hat eine hoch auflösende Laserzentriereinrichtung LNC60 und MultiNozzleVisionCentering. Dazu kommt eine MTC-Erweiterung für die Bauelemente-Bereitstellung im Tray (20 Steckplätze). Die Maschine verfügt über 80 Feedersteckplätze (8mm).
Der SMT Reflowofen QuattroPeak S VAC verfügt über für jede Zone getrennt einstellbare Temperaturen für oben und unten, Stickstoffbetrieb und eine integrierte Vakuumkammer für lunkerfreies Löten, z.B. von Lötstellen, die sehr hohe thermische Verlustleistungen abführen müssen.

Das Inline-LP-Inspektionssytem Vantage S22 Plus der Firma ORPRO Vision kontrolliert per Bildverarbeitung das Bestück- und Lötergebnis. Es besteht eine Protokollierungsmöglichkeit und Verknüpfung mit Barcodes für Traceability (Automotive). Die Inspektionsgeschwindigkeit beträgt bis 20 cm²/sec.

Die zweite Linie besteht ebenfalls aus dem automatischen EKRA X5 Pastendrucker, dem schon beschriebenen Bestückungsautomaten KE-2080L sowie einem Bestückungsautomaten KE-2060. Der Automat hat 80 Feedersteckplätze (8mm) und eine MTS-Erweiterung für die BE-Bereitstellung im Tray (40 Steckplätze). Als Reflowofen wird ein Heller 1707 eingesetzt, der über für jede Zone getrennt einstellbare Temperaturen für oben und unten verfügt sowie über Stickstoffbetrieb. Das AOI-System ist hier ein Gerät der Firma KohYoung.

Beide Linien sind über mikroprozessorgesteuerte Transporteinheiten der Firma Rommel verbunden. Als Linien-Einlauf und Zwischenpuffer vor den AOI-Systemen kommen Staplermodule zum Einsatz.
Die beiden SMD-Linien sowie die 2020-Linie arbeiten mit einheitlichen Dateiformaten. Damit ist eine maximale Flexibilität in der Linienauswahl gegeben. Alle Geräte sind vernetzt, es existiert eine zentrale Programmverwaltung für die Sicherheit (Backups), Ordnung und Rückverfolgbarkeit durch eine strukturierte Ablage.

Hybridtechnik (Siebdruck, Einbrand, Lasertrimmen)
Bei der Herstellung von Dickschichtschaltungen auf Keramikträgern werden Leiterbahn-, Isolations- und Widerstandspastensysteme mittels Siebdruck auf den Träger aufgebracht. Die Firma Spree Hybrid verfügt über Siebdrucker, die neben den herkömmlichen Keramik-Standardformaten 4“ x 4“ (ca. 100 x 100 mm²) auch Flächen bis zu 250 x 250 mm² bedrucken können.
Die erforderlichen Siebe können ebenfalls direkt bei Spree Hybrid bespannt, beschichtet und belichtet werden.

An die Siebdruckprozesse schließen sich Einbrennzyklen an. Für die Einbrenntechnik steht ein Einbrennofen der Firma SierraTherm zur Verfügung. Der Ofen hat eine Kettenbreite von 450 mm, die gesamte Ofenlänge beträgt 7,90 m. Der Ofen kann mit Einbrenntemperaturen bis zu 1.000°C eingesetzt werden, er hat 12 Heizzonen oberhalb und unterhalb der Transportkette. Die Temperaturprofile über die Kettenbreite ermöglichen eine sehr homogene Temperaturverteilung (+/- 1,5 K).

Die gedruckten Widerstände werden mit einem Laser-Trimmsystem der Firma LS Laser Systems sowohl aktiv als auch passiv hochgenau abgeglichen. Das Laser-Abgleichsystem verfügt über ein Flying-Probe Meßsystem mit dem im gleichen Abgleichzyklus auch Messungen von elektrischen Parametern erfolgen können.

Das Equipment für Siebdruck, Einbrand und Laserabgleich ist in der Abbildung zu sehen.

 

Gefertigte Baugruppen
Die vorgestellte SMD-Technik wird ausschließlich für die Fertigung von Kundenbaugruppen für verschiedenste Einsatzgebiete verwendet.
Die Kunden kommen u.a. aus der:

-    Automobilindustrie
-    Medizintechnik
-    IR-Messtechnik
-    Chemischen Prozessmesstechnik
-    Messgerätebautechnik
-    Optischen Gerätetechnik
-    und weiteren

Im Bereich der Hybridtechnik gibt es neben kundenspezifischen Baugruppen, beispielsweise für Analytiksysteme, auch Baugruppenentwicklungen.
Als Beispiel soll hier eine Leistungsbaugruppe genannt werden, die mit dem Kunden LTB Berlin entwickelt wurde und zur Realisierung von Schaltvorgängen in Gaslasern eingesetzt wird.

Die Baugruppe ist mit Dies bestückt. Sie wird mit Spannungen bis zu 12kV betrieben. Die geforderte Synchronität der Schaltvorgänge in den kaskadierten Chips macht eine optimale Verlustleistungsabführung erforderlich und ist deshalb nur durch einen keramischen Träger erreichbar. Wegen der hohen Spannungen werden Spezialwiderstandspasten eingesetzt.

Spree Hybrid & Kommunikationstechnik GmbH