SMT Fertigungstechnologien für Sensoren Lösungen für die Mikroelektronik - EPP

SMT Fertigungstechnologien für Sensoren

Lösungen für die Mikroelektronik

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In der modernen Sensortechnik gilt es, immer mehr Intelligenz in immer kleiner werdende Räume zu packen. Ein Marktführer für hochwertige Sensor-, Identifikations- und Netzwerklösungen sowie Software für ganzheitliche Systemlösungen für alle Bereiche der Automation ist die Balluff AG. Das Werk in der Schweiz evaluierte Bestückungslösungen, die den hohen Anforderungen an die SMT Fertigungstechnologien bei der Montage von heutigen und zukünftigen Sensoren gewachsen sind. Dabei war das Fluxen/ Dippen ein sehr wichtiges Kriterium und Prozess, bei welchem Essemtec unterstützte.

Die Bestückungsanlagen von Balluff konnten mit den immer höheren Anforderungen nicht Schritt halten. Der Dippingprozess auf der bestehenden Anlage wurde bisher mit einem großflächigen Rakelsystem gelöst, was zunehmend Qualitätsprobleme bei den immer kleiner werdenden Bauteilen und Ballgrößen verursachte. Daraufhin wurde eine Marktevaluation gestartet.

Im Fokus stand das Fluxsystem respektive die Dippstation für Micro Controller in unterschiedlichen Gehäuseformen. Bei diesem „Micro Ball Attachement“ Prozess und den geforderten Prozessgenauigkeiten kam ein Schablonendruck oder auch ein Spray Fluxer nicht mehr in Frage. Um den hohen Anforderungen gerecht zu werden, wurde schnell erkannt, dass die Lösung nur ein Flex-Rakelsystem sein konnte.

Gute Zusammenarbeit für die optimale Lösung

Essemtec entwickelte zusammen mit einer Partnerfirma das entsprechende System, welches in einen Standard Fox Bestückungsautomaten integriert werden konnte. Die Hardware und die Softwareintegration wurden in Zusammenarbeit beider Unternehmen realisiert. Ebenso wurde der Prozess analysiert, zusammen entwickelt und eingefahren.

Beim Rakelsystem werden extrem genaue Platten mit Nestern für die präzise Flux Aufbringung benötigt. Die Nester haben wählbare Tiefen von 50 bis 100 μm. Die Platten haben zudem eine Tiefentoleranz von ±5 μm, um das Auftragen des Fluxmaterials und die Höhe der Benetzung der Micro Balls wiederholgenau und stabil zu gewährleisten.

Die mit einem Fluxdepot gefüllte Rakeleinheit fährt nun über das Dippingnest und füllt dieses mit dem Medium. Die SMD-Komponenten werden auf die vorgegebene Tiefe eingedippt. Ein Laser vermisst die Z-Höhen, um die Nullebene der Komponente genau anfahren zu können. Ein speziell entwickelter Pick, Dip und Place Algorithmus stellt sicher, dass die Einfahrgeschwindigkeit und Verweildauer im Flux anpassbar sind.

Weiter wurden verschiedene Sicherheitsmessungen eingebaut, um sicher zu gehen, dass der Bestückkopf (bei fehlender Komponente) nie in das Fluxmedium fahren kann. Auch eine Komponentenkontrolle nach dem Dippen wurde implementiert. So wird garantiert, dass eine korrekte Benetzung stattfindet, die Komponente keinerlei Beschädigung aufweist beziehungsweise der Fluxprozess sauber abgefahren wurde und alle Balls vorhanden sind.

Balluff entschied sich schlussendlich für das Fox Bestückungssystem mit dem neu entwickelten Fluxsystem. Ausschlaggebend war, dass der Hersteller im Vorprojekt die schlüssigste Lösung vorstellte und das System perfekt für solche Anwendungen eingesetzt werden kann. Ebenfalls wichtig war ein Partner, mit welchem in gemeinschaftlicher Zusammenarbeit das System und die Prozesse entwickelt werden konnten. Dadurch wurden seit der Inbetriebnahme im Sommer 2018 bereits einige tausend Schaltungen erfolgreich und in sehr hoher Qualität produziert.

Im Verlauf der Evaluation wurde auch die Möglichkeit einer integrierten Lagerlogistik thematisiert. Für Balluff stellte ein automatisiertes, integriertes Lagersystem ein großer Mehrwert dar. Bis zu 1.000 Lagerplätze für SMD Rollen auf 1.5 m2 ermöglichen ein schnelles Auf- und Abrüsten ohne lange Suche nach der richtigen Bauteilrolle. Es ist sichergestellt, dass das richtige Material zum richtigen Zeitpunkt am richtigen Ort ist. Die Stillstandzeiten in der Produktion durch fehlendes Material oder einen aufwändigen Rüstprozess können um über 60 % verringert werden, was wiederum dazu führte, dass das Unternehmen ebenfalls in das integrierte und automatisierte SMD Komponenten Lagersystem Cubus von Essemtec investierte.

www.essemtec.com; www.balluff.ch

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