Gute Ergebnisse bei allen Druckern

In dem öffentlichen Vergleichstest traten DEK mit dem ELA, Ekra mit dem Modell E4, Fuji mit dem GP-641E, Panasonic FA mit dem SP28P-DU und Speedline mit dem Ultraprint 1500 an. Sämtliche Drucker waren mit Transportmodulen von JOT zu einer Linie verknüpft, an deren Ende ein High-Speed AOI-System SE300 von Cyber Optics stand, um die Druckergebnisse zu überprüfen. Nach der Inspektion wurden die bedruckten Boards in einer Systronic Reinigungsanlage Sys 152-200 mit dem wässrigen Reinigungsmedium Vigon SC 200 von Dr. O. K. Wack gereinigt und erneut verwendet. Gedruckt wurde mit einer Lotpaste von Heraeus, Koenen lieferte die Schablonen und Kasper sowie EMS steuerten faserfreie Tücher für die Reinigung der Schablonen bei.

Das eingesetzte Inspektionssystem SE300 kann mit seinem Sensor für strukturiertes Weißlicht bei Liniengeschwindigkeit Höhe, Fläche sowie Volumen der gedruckten Lotpaste messen und erlaubt damit eine 100%ige Inspektion des Pastenauftrags.

Das System arbeitet mit einer für Cyberoptics entwickelten Version der GC-Place Software von Graphicode, die die Gerber-Daten der Schablone in ein strukturiertes Programm umwandelt. Das Programm charakterisiert jedes Pad auf der Leiterplatte und gibt genau das Layout der Schablone wieder. In der Praxis bedeutet das, Änderungen der Druckdaten durch den Produktionsingenieur oder den Schablonenhersteller ins Programm übernommen werden können. Mit der Software für das SE300 ist es möglich, Einzelheiten für jedes Pad zu messen und aufzunehmen. Die gewonnen Daten lassen sich für die Analyse und SPC-Trendcharts verwenden. Für die Grafiken der Ergebnisse des Live-Tests während der Benchmark-Arena würde eine volle Inspektion eine viel zu große Datenmenge liefern, um sie dem Publikum einfach und verständlich zu präsentieren.

Für den Benchmark-Test wurde das Benchmarker 1 von Heraus als Board eingesetzt, das eine Reihe verschiedener Pad-Größen bietet und für Tests zu Brückenbildung, Wetting etc. entwickelt wurde. Beim Live-Test wurde nur ein kleiner Teil des Boards betrachtet. Ausgewählt wurden zwei Blöcke mit langen, schmalen Pads mit 180 Microns Pitch. Jeder Block wurde horizontal und vertikal bedruckt. Die Pads wurden anhand des Pastentyps und der Schablonendicke so ausgesucht, dass sie die feinste Struktur repräsentieren, die realistischerweise noch gut gedruckt werden kann.

Jeder Drucker wurde bei einem Durchgang mit neun Boards beschickt, wovon nur acht bedruckt wurden. Die unbedruckte Leiterplatte sollte anzeigen, wenn die nächste Maschine in Aktion trat. Es ist möglich, die Druckergebnisse von jedem Pad oder Pad-Gruppe in einem Chart darzustellen. Diese Charts zeigen die durchschnittliche Höhe, Fläche und Volumen des horizontalen und vertikalen Pastenauftrags – äquivalent zu jeder Komponente auf einem Board in der Produktion. Die gestrichelten Linien in den Charts stellen die oberen und unteren Grenzwerte der Spezifikationen dar, die durchgezogene Linie in der Mitte gibt den ideale Nominalwert wieder. In diesem Fall wurden die oberen und unteren Limits auf 650 % gesetzt, die in der Produktion üblichen Grenzwerte von 30 bis 40 % werden typischerweise eher für Pads verwendet, die nicht-eutektische Verbindungen bilden. Der Nominalwert wird hier durch die Dimensionen des perfekten Pastenauftrags ermittelt: z.B. Länge x Breite x Schablonendicke für das Volumen.

In der Praxis wird, wie hier anhand der Charts deutlich wird, der Idealwert nie erreicht, da immer etwas Paste in der Schablone zurückbleibt. Die Fehlertypen, die sich erkennen lassen, sind: zu wenig Paste (kleines Volumen und Fläche), Brückenbildung (große Fläche) und nicht ausbalancierte Rakel (Sägezahn-Muster im Chart). In den Diagrammen lässt sich der Effekt des Ausrollens der Paste beobachten – typischerweise hat der erste Druck weniger als 50 % des Nominalvolumens. Danach werden die Charts schnell glatter und alle Drucker produzieren ziemlich gleiche Resultate. Die Tatsache, das die Maschinen nach ein paar Drucken so stabile Ergebnisse liefern können, zeigt, wie gut die Performance der beteiligten Drucker ist.

Bei einem so einfachem Test vor Publikum wie diesem ist es schwierig – und es wäre wohl auch unfair – einen Sieger auszurufen. Es genügt zu betonen, dass alle Teilnehmer gezeigt haben, dass sie Drucke guter Qualität mit kurzen Set-up-Zeiten unter den kritischen Blicken der Besucher produzieren können.

(Chris Ward, Cyberoptics/Ke)

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