Multi-Objective Process Optimization for Overpressure Reflow Soldering in Electronics Production

Surface Mount Technology (SMT) is the primary method of permanently mounting electronic components on a substrate. A decisive improvement in the quality of the connection technologies is achieved by increasing the reliability of the solder joints and reducing heat dissipation. The soldering oven technology in combination with an overpressure module enables void-free solder joints. However, the configuration of the process-related mechanism has not yet been fully investigated. In addition, the method offered in the market is energy-intensive, and a deep understanding of the resource flow into the process is mandatory if minimization of consumption is to be achieved. This study deals with a multi-criteria/overall optimization solution based on a trade-off model for quality, energy, cost and time criteria. The approach to find the optimal solution for each criterion is possible. However, a holistically optimized multi-criteria solution is not possible. Using significance analysis a criteria approach for the overpressure soldering process is defined to maximize or minimize each goal/criterion using Artificial Neural Network (ANN) modeling approach. A compromise model has been developed, which enables the decision maker to achieve the setup goal while considering the conflicting requirements in the best possible approach. Die Surface Mount Technology (SMT) ist das primäre Verfahren, um elektronische Komponenten dauerhaft auf einem Substrat zu befestigen. Eine entscheidende Qualitätssteigerung der Verbindungstechnologien wird durch die Erhöhung der Zuverlässigkeit der Lötverbindung und eine geringere Wärmeabstrahlung erzielt. Die Lötofentechnik in Kombination mit einem Überdruckmodul ermöglicht Void-freie Lötstellen. Jedoch ist die Konfiguration des prozessbezogenen Mechanismus noch nicht vollständig untersucht. Darüber hinaus ist die auf dem Markt angebotene Methode energieintensiv, und eine eingehende Untersuchung des Ressourcenflusses in den Prozess ist zwingend erforderlich, wenn eine Minimierung des Verbrauchs erreicht werden will. Diese Arbeit befasst sich mit einer multikriteriellen/gesamtheitlichen Optimierungslösung, die auf einem Trade-off-Modell für Qualitäts-, Energie-, Kosten- und Zeitkriterien basiert. Es ist nicht möglich eine ganzheitlich optimierte Mehrkriterienlösung zu konfigurieren jedoch lässt sich der ansatz formulieren für jedes Kriterium die optimale Lösung zu finden. Mittels Signifikanzanalyse wird ein Kriterienansatz für den Überdrucklötprozess definiert, um jedes Ziel bzw. Kriterium durch ein ANN-Modell zu maximieren oder zu minimieren. Es wurde ein Kompromissmodell entwickelt, mit dem der Entscheidungsträger in der Lage ist, das Setup-Ziel unter bestmöglicher Berücksichtigung der teilweise konträren Anforderungen zu erreichen.