Schnell und genau

Delo, Landsberg

Eine berührungslose Auftragung von Klebstoffen wird gerade in der Elektronik, Mikroelektronik und Mikrosystemtechnik sehr häufig nachgefragt. Das Non-Contact-Verfahren bietet den Vorteil, auf eine Bewegung der Z- Achse, wie sonst bei der Nadeldosierung, verzichten zu können. Dadurch kann eine größere Dosiergeschwindigkeit bei gleichzeitig höherer Prozesssicherheit gewonnen werden.

Jeden Tag werden tausende von Schaltern mittels einer vollautomatischen Fertigung in kurzen Taktzeiten hergestellt. Die Dosierung des Klebstoffs zum Fixieren elektrischer Kontakte erfolgt kontaktlos mit Delo-DOT.

Das Delo-DOT Ventil arbeitet mit einem Piezo-Aktor als Antriebselement. Über einen Kipphebelmechanismus und eine lange Nadel kann das Ventil mir Hilfe des Piezo Doppelstapels geöffnet und geschlossen werden (Bild 2 und 3).

Am Ende der Nadel befindet sich eine Kugel, die hart auf eine Blende aufschlägt. Beide Teile – Kugel und Blende – sind aus einer abrasionsbeständigen Keramik gefertigt. Der Klebstoff wird unter hohem Druck zugeführt. Durch die sehr schnelle Komprimierung bzw. Dekomprimierung des Piezodoppelstapels in weniger als 100 µs erfährt die Klebstoffmasse im Blendensitz über die keramische Kugel einen solch starken Impuls, dass sie mit sehr großer Geschwindigkeit aus der Blende ausgestoßen wird. Dadurch erreicht man eine hohe Positioniergenauigkeit des Tropfens auch noch im Abstand von 10 mm. Dieser Vorgang kann bis zu 250 mal in der Sekunde wiederholt werden. Über die Parameter Hub des Piezos, Öffnungszeit des Ventils, Druck und Temperatur in der Produktleitung, lässt sich die ausgebrachte Klebstoffmenge und damit die Tropfengröße bestimmen.

Welche Klebstoffmengen bzw. Tropfengrößen erreicht werden können, hängt sehr stark vom zu dosierenden Medium ab. In der Tabelle ist eine Anzahl von Dosierbeispielen mit verschiedenen Klebstoffen zusammengefasst.

Mengen bis hinunter zu 0,003 mg können dosiert werden. Beim Vergleich der Viskositäten der verschiedenen Produkte fällt auf, dass eine Viskositätszunahme um einen Faktor 2000 nicht notwendigerweise zu einer 2000fach größeren ausgebrachten Menge führen muss. Teilweise beträgt die Zunahme nur einen Faktor 10. Dies ist auf unterschiedlich ausgeprägte Thixotropieeffekte im Klebstoff zurückzuführen. Die Wiederholgenauigkeit der ausgebrachten Mengen beträgt ± 1,5%.

Die Ansteuerung jedes Ventils erfolgt über eine entsprechende Steuerbox, die Hub des Piezo, Öffnungs- und Taktzeiten des Ventils und die Klebstofftemperatur regelt. Die einzelnen Steuerboxen können über einen dafür entwickelten Prozessgenerator, Delo-Protor 2, oder direkt über eine SPS gesteuert werden. Der Delo-Protor 2 ist in der Lage, zwei Ventile parallel und unabhängig voneinander anzusteuern. Die Programmierung des Prozessgenerators, in denen die Parameter wie Hub, Takt- und Öffnungszeit und Tropfenanzahl definiert werden, wird mit Hilfe einer Windows Software am PC vorgenommen. Bis zu zehn verschiedene Programme pro Ventil können im Prozessgenerator gespeichert werden. Die Kommunikation erfolgt über eine RS232 Schnittstelle. Diese Programme können über zehn verschiedene Eingänge am Prozessgenerator mit Hilfe eines High Signals einer externen Steuerung individuell gestartet werden. Nach Beendigung der Dosierung wird ein 250 ms langes Signal zurückgegeben. Dadurch ist eine einfache Integration mehrerer Ventile in eine laufende Produktionsumgebung gewährleistet. Mit Hilfe dieser Steuerungsmöglichkeiten lassen sich Tropfengrößen in beliebiger Zahl und Größe erzeugen. Damit kann man auch unterschiedliche Dosieraufgaben, wie sie oft auf ein und derselben Leiterplatte gefordert sind, einfach lösen.

Aufgrund seiner Flexibilität lassen sich mit dem Delo-DOT-Ventil eine Vielzahl an unterschiedlichen Dosieraufgaben lösen. Die große Bandbreite an verschiedenen Klebstoffen, die mit dem Ventil dosiert werden können, zusammen mit der einfachen Integrierbarkeit in bestehende Produktionsanlagen machen das System zu einem idealen Werkzeug für Klebeprozesse in der Elektronik.

EPP 449