Paste nicht gerollt, sondern mit konstanter Kraft gedrückt Der hermetische Druckkopf - EPP

Paste nicht gerollt, sondern mit konstanter Kraft gedrückt

Der hermetische Druckkopf

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Bei dem vom herkömmlichen Siebdruck abgeleiteten Schablonendruck ist die Entwicklung bei der nächsten Druckkopf-Generation angelangt, die sich durch Minimierung des Pastenverbrauchs, Sauerstoffkontakts der Paste sowie der Verschmutzung von Drucker und Schablone auszeichnet. Im Gegensatz zu vergleichbaren Konzepten rollt Fujis hermetischer Druckkopf nicht die Lotpaste, sondern drückt sie mit konstanter Kraft in die Schablonenöffnungen.

Beim Auftragen von Lotpaste im konventionellen Druckverfahren kommt es immer wieder zu erheblichen Qualitätsschwankungen. Die Verdampfung von Lösungsmitteln und anderen Flußmittelzusätzen fördert die Oxidation des Metallpulvers in der Paste. Dies ist zumindest einer der möglichen Faktoren für eine Verschlechterung der Lötergebnisse. Zudem führen beim Auftrag der Lotpaste auch größere Fertigungsunterbrechungen zu Qualitätseinbrüchen.

Auch beim Drucken mit konventionellen Rakeln hat man bereits einige Verbesserung erreicht. Weil jedoch in diesem Prozeßschritt Training und Verständnis des Bedieners für den Druckprozeß sehr stark auf das Ergebnis eingehen, lassen sich Bedienfehler oder andere Ungereimtheiten nicht ausschließen. Solche Problemfelder verhindern eine gleichbleibende Fertigungsqualität. Dabei ist die Lotpaste auf der Schablonenoberseite fortwährend den Umgebungsbedingungen ausgesetzt, zudem bleiben links und rechts vom Rakel erhebliche Lotpastenreste stehen, die nach einem längeren Zeitraum zum Drucken nicht mehr nutzbar sind. Solche Lotpaste muß entsorgt werden, das verursacht neben den Kosten für den Pastenabfall zusätzliche Aufwendungen.
Funktionsweise des hermetischen Kopfs
In Vergleich zu anderen geschlossenen Druckprinzipen wird die Lotpaste im hermetischen Druckkopf im eigentlichen Sinn nicht gerollt, sondern mit einer kontinuierlich Kraft auf die Schablone gedrückt. Dieser Druck wird unabhängig vom eigentlichen Rakeldruck gesteuert. Der Andruck des Rakels ist wiederum frei programmierbar. Somit ist sichergestellt, daß die Lotpaste ihre ursprünglichen Eigenschaften beibehält und die Druckqualität konstant hoch ist. Diese Eigenschaften ermöglichen eine erhebliche Reduzierung von Lotperlen und Brückenbildung.
Die Befüllung des Druckkopfes mit Lotpaste erfolgt aus Standardkartuschen nach dem FIFO-Prinzip. Neue Lotpaste wird erst nach dem Verbrauch der gefüllten Pastenkartuschen automatisch zugeführt. Dies ist ein wesentlicher Grund für die konstant hohen Eigenschaften der Lotpaste im Druckautomaten.
Das Druckprinzip
Das Druckprinzip des hermetischen Druckkopfes ermöglicht eine konstant gleichbleibende Druckqualität für Fine-Pitch- und andere Lotpadgeometrien, beispielsweise BGA, Flip-Chip, CSP usw. Selbst wenn sich Fine-Pitch- sowie größere Lötpads in direkter Nachbarschaft befinden, ist durch den gleichbleibenden Druck auf die Lotpaste eine optimale Druckqualität sichergestellt. Diese Eigenschaft ermöglicht auch den problemlosen Einsatz für den Pastenauftrag für solche bedrahteten Bauteilen, die noch vor dem Reflow-Prozeß bestückt werden und druch den Ofen mitlaufen. Durch die Erhöhung des Lotpastendrucks werden die Durchkontaktierungen optimal mit Paste gefüllt. Somit ist sichergestellt, daß genügend Lot für die Verbindung vorhanden ist.
Drucken auf hohem Qualitätsniveau
Durch die Anwendung der hermetischen Druckkopfs braucht nur mit sehr geringen Lotpastenrückständen auf der Schablone gerechnet zu werden. Deshalb ist die Ober- und Unterseitenreinigung der Schablone (Trocken, Ultraschall, Vakuum) bestens geeignet, den Druckvorgang auf einem hohen Qualitätsniveau zu halten und den Zeitaufwand für Reingung und Wartung erheblich zur reduzieren. Ein weiterer positiver Effekt ist, daß die Mitarbeiter eigentlich nur noch selten mit der Lotpaste in Berührung kommen. Da eine weitere Reinigung der Schablonenoberfäche nicht notwendig ist, verkürzt sich die Umrüstzeit beim Wechsel zu anderen Leiterplatten.
Manuelle Einflüsse ausschliessen
Die Konstruktion des hermetischen Druckkopfs verhindert sowohl, daß Paste auf der Schablone zurückbleibt als auch den Kontakt mit dem Luftsauerstoff. Durch den Einsatz dieses Druckkopfs werden Prozeßtoleranzen verringert und das Prozeßfenster vergrößert. Der individuelle Einfluß der Fertigugngsmitarbeiter auf die Prozeßqualität wird deutlich minimiert. Auch die Verfügbarkeit einer Linie wird gesteigert, dies führt zu einer weiteren Verringerung der Kosten. (Kemenas/gbw)
EPP 176
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