Mit innovativen Dispenslösungen abheben

Im High-Mix-Low-Volume-Segment stehen Elektronikhersteller einer Vielzahl von Anforderungen und Erwartungen gegenüber. Einerseits wird eine hohe Bauteilvielfalt verarbeitet, andererseits soll die Produktion auf konstant hoher Qualität stattfinden. Dem Miniaturisierungstrend folgend können hier 03015 (metrisch) Bauteile auf größer dimensionierte Teile wie Stecker oder Shutter treffen. Die Bauteilzwerge (300 x 150 µm) benötigen nur einen Bruchteil der adhäsiven, der „festhaltenden“ Kräfte der Lotpaste, wohingegen den Bauteilriesen (mehrere Millimeter) die Klebekraft der Paste häufig nicht ausreicht. Nicht selten kommt es vor, dass beim doppelseitigen Reflow-Löten während des zweiten Ofendurchlaufs Bauteile abfallen. Der Lotpastenauftrag mit einer herkömmlichen Schablone kann oftmals nicht die Fixierung für alle Größen übernehmen. Hinzu kommt, dass Kleinstbauteile eine höhere Anfälligkeit für das sogenannte Tombstoning (Aufrichten der Bauteile) vorweisen. In beiden Fällen kann durch gezielte Klebepunkte eine zusätzliche Fixierung vorgenommen werden. Ebenso wird dadurch das Fehlerbild des Verschwimmens eliminiert, bei dem sich das Bauteil zwar nicht aufrichtet, jedoch nach dem Löten in X-/Y-Position einen Versatz aufweist.

Für High-Mix-Low-Volume wird vorausgesetzt, dass eine gewisse Spanne an Dotgrößen abgedeckt werden kann: Ø 500 µm bis Ø 1500 µm. Ausschlaggebend ist hierbei der geringste Dotdurchmesser, wonach sich die Weite der Düsenöffnung richtet. Der Klebstoffauftrag wird beliebig gesteigert, indem die Schussanzahl auf einer festen Position erhöht wird. Wird das Dispensmodul nach jedem Schuss um mehrerer Mikrometer versetzt, ist ein Aufbau weitaus größerer Strukturen möglich. So kann mit einer kleinen Düsenweite eine hohe Bandbreite an Dotgrößen abgedeckt werden.

Der Schlüssel für eine effiziente High-Mix-Low-Volume-Produktion liegt in kurzen Rüstzeiten. Um neben dem bereits bestehenden Rüstaufwand des Druckers den zusätzlichen zeitlichen Aufwand gering zu halten, ist das Dispenssystem als Plug&Play konzipiert. Das steckbare Modul wird über Schnellkupplungen (pneumatisch und elektrisch) angeschlossen und ist so in kürzester Zeit betriebsbereit. Ein weiterer Vorteil liegt in der hohen Wartungsfreundlichkeit. Das Plug&Play-Modul kann einfach und schnell ausgesteckt und an einem Arbeitsplatz außerhalb der Linie zerlegt sowie gereinigt werden. Falls notwendig kann die Wartungsphase mit einem Zweitmodul gleicher Bauart überbrückt werden.

Kleinere Reinigungsmaßnahmen lassen sich auch im eingebauten Zustand durchführen. Ein Auffangbehälter nimmt das während des Spülvorgangs anfallende Medium auf. Verhärtete Rückstände innerhalb der Düse werden durch Dauerimpulse aus dem Modul gespült. Mithilfe eines speziellen Reinigungskopfes wird die Düsenöffnung automatisch gereinigt. Ein händisches Abwischen durch den Bediener entfällt. Die Anschaffung eines zusätzlichen Dispensmoduls ist speziell im High-Mix-Low-Volume-Segment sinnvoll. Ein zügiger Rüst- oder Dispensmedienwechsel ist somit gewährleistet. Gleichzeitig wird einer Kontaminierung durch ein Fremdmedium innerhalb eines Produkts vorgebeugt. In Verbindung mit einer Rüstkontrolle und aufgebrachten Kennzeichnungen (Bar- oder QR-Codes) reduziert sich zusätzlich das Risiko einer Fehlrüstung.

Bei der Entwicklung des neuen Dispensmoduls haben wir besonders auf eine einfache Handhabung und eine bedienerfreundliche Programmierung der Prozessabläufe Wert gelegt. Das System hat außerdem die Fähigkeit, sich selbst zu überwachen und verbessert erheblich die Prozessstabilität. Neben dem einfachen Plug&Play-Konzept spielt die benutzerfreundliche Software eine ausschlaggebende Rolle. Prozessrelevante Parameter werden auf einen Blick übersichtlich dargestellt. Empfindliche Dispensmedien verdienen besondere Beachtung. Das User Interface SIMPLEX erlaubt das Festsetzen von Arbeitsbereichen wie beispielsweise einer Minimal- und Maximaltemperatur. So können wir Schäden am Modul (Eintrocknen) vorbeugen und die Prozessstabilität erhöhen. In Mehrfachnutzen angelegte Produkte profitieren von einer Gruppierungsfunktion: Lediglich für einen Nutzen muss die Parametrierung vorgenommen werden. Im Anschluss wird das Setup vervielfältigt und neu positioniert. Außerdem haben wir ein Prüfsystem integriert, das bei Bedarf eine 100%-Kontrolle des Dispensergebnisses durchführt. Einzelprüfungen von ausgewählten, kritischen Bereichen sind im Zuge der Zykluszeitenoptimierung ebenfalls denkbar.

Lukas Sänger, Applikationsingenieur bei EKRA, befasst sich mit den Herausforderungen und Möglichkeiten im zukunftsrelevanten Themengebiet des Dispensens. Den Schwerpunkt des Vortrags bilden innovative Dispenslösungen im High-Mix-Low-Volume-Segment. Ein häufiger Produktwechsel mit kurzen Rüstzeiten steht im Fokus. Dies ist besonders interessant für Elektronikfertiger, deren Tagesgeschäft von qualitativ hochwertigen, in geringen Losgrößen produzierten Einheiten geprägt ist. Es werden Herausforderungen und aktuelle Problemstellungen aus der Praxis von Elektronikherstellern diskutiert und mögliche Lösungsansätze vorgestellt. Welche Parameter führen zum optimalen Dispensergebnis und wie kann man davon profitieren?