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Kurze Rüstzeiten und einfaches Handling

Schablonen für die LED-Modulfertigung
Kurze Rüstzeiten und einfaches Handling

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Am Anfang der Prozesskette in der LED-Modulfertigung kommt es auf optimalen Lotpastenauftrag an. Hohe Präzision und kurze Rüstzeiten sprechen für den Einsatz der neuen Hochpräzisionsschablone BECdirectultra, dazu benötigt sie wenig Platz. Die Schablone, jetzt auch im Rechteckformat 736 x 584 mm, wird erstmals auf der SMT Hybrid Packaging in Nürnberg präsentiert.

Barbara Stumpp für Becktronic GmbH, Derschen

Da eine LED ca. 80 % weniger Strom als eine konventionelle Lampe verbraucht und dazu eine Lebensdauer von einigen 10.000 Stunden bietet, lohnt sich trotz höherer Einkaufskosten der Erwerb. Wegen dieser Kosteneffizienz lassen Städte ihre Straßenbeleuchtung umrüsten und auch Firmen schätzen diese Beleuchtung. Aber eine LED ist erst einmal nur ein kleines elektronisches Bauteil und muss erst in eine Peripherie eingefügt werden um benutzt werden zu können und das ist die Kernkompetenz von Vossloh-Schwabe Lighting Solutions. Dabei ist das Unternehmen in allen Bereichen des täglichen Lebens aktiv. Ob Wohnraum-, Büro- oder Innenbeleuchtungen aller Art bis zur Außenbeleuchtung man entwickelt hier zusammen mit Kunden optimierte Lösungen. „Gemeinsam mit unseren Kunden entwickeln wir Ideen und erarbeiten Lösungsansätze, von der einzelnen LED über die komplett bestückte Leiterplatte bis hin zum fertigen System“, berichtet Karsten Lindenkohl, stellvertretender Produktionsleiter bei Vossloh-Schwabe Schwabe Lighting Solutions GmbH & Co. KG.
Ohne eigene Elektronikentwicklung und -fertigung ist das nicht zu machen. Dazu besitzt Vossloh-Schwabe ein eigenes Lichtlabor, um so von der Machbarkeitsstudie über das Erstellen des Layouts, die thermische und optische Simulation und Evaluation, dem Bau von Prototypen bis zur vollständigen Qualifizierung mit Lebensdauertest den Kunden alles liefern zu können, was wichtig ist.
Am Anfang eines Leuchtenmoduls steht die mit LEDs und Elektronikkomponenten zu bestückende Leiterplatte in SMD-Technik. Damit die Bauteile sicher funktionieren werden Strukturen aus Lotpaste mittels einer Schablone auf die Landeflächen der Leiterplatte gedruckt und mit den Komponenten bestückt. Dazu wird die Leiterkarte von unten an die Schablone geführt und mittels eines Rakels Lotpaste durch die Aperturen der Schablone appliziert. Anschließend wird das Ganze erwärmt bis das Lot schmilzt. Für ein einwandfreies Funktionieren des LED-Moduls muss die jeweils eingesetzte Lotpaste mit höchster Präzision und fehlerfrei aufgetragen werden. „Unsere neue BECdirectultra-Schablone ist mit einer Zugkraft von mehr als 50 N/cm2 gespannt und bietet daher ein besseres Auslöseverhalten der Paste als Schablonen mit geringerer Oberflächenspannung. D.h. die Paste bleibt da wo sie hingehört, auch bei sehr feinen Strukturen. Ziel ist das Drucken ohne Absprung und nur eine perfekt gespannte Schablone erzielt konturenscharfe Abrisskanten. Durch das exakte Niveau der Schablone wird dies gewährleistet“, berichtet Thomas Schulte-Brinker Geschäftsführer der Becktronic GmbH.
Der neue Schablonentyp ist momentan eine der dünnsten und stabilsten direktverklebten Hochpräzisionsschablonen im Markt. Sie ist nahtlos mit einem Flachprofilrahmen aus Edelstahl verbunden und vereint so die Vorteile von Schnellspann- und Rahmenschablonen in einer einzigen Lösung. Die Direktverklebung bei z.B. 100 µm Blechdicke hält eine Belastung von ca. 100 kg aus, ein konventionelles Gewebe würde sich hier überdehnen. So ist eine Positionsgenauigkeit der zu druckenden Aperturen von ± 5 µm über den gesamten Druckbereich gegeben.
„Da wir in Kamp-Lintfort nur Muster und Kleinserien im SMD-Bereich fertigen haben wir notgedrungen ein ziemlich großes Schablonenarchiv. Dank der geringeren Profilhöhe des neuen Schablonentyps von 10 mm gegenüber konventionellen 30 bis 40 mm, können wir so ca. zwei Dritteln des zum Archivieren nötigen Platzes einsparen“, berichtet Karsten Lindenkohl.
Speziell bei geringen Blechstärken unter 100 μm ist BECdirectultra das Mittel der Wahl – das Ausreißen von Lochperforationen gehört dabei der Vergangenheit an. Des Weiteren ist die neue Lösung im Gegensatz zu Schnell-Spannschablonen knickunempfindlich und auch das Verletzungsrisiko durch scharfe Kanten ist eliminiert.
Mit nur etwa 2 kg Gewicht wiegt die neue Schablone weit weniger als die Hälfte eines konventionellen Schnellspannrahmens und besitzt, bei einem Schablonenformat von 584 x 584 mm (23“ x 23“), einen außergewöhnlich großen Rakelbereich von 524 x 524 mm.
Die hohe Zugkraft bleibt über die gesamte Lebensdauer der Schablone stabil, da es lediglich eine Klebeverbindung und keine weiteren Komponenten wie z.B. Gewebe mit Siebfüller gibt.
„Da wir nur kleine Losgrößen fertigen muss oft mehrere Male pro Schicht die Schablone gewechselt werden und mit dem neuen Schablonentyp ist das ruck-zuck erledigt“, freut sich Karsten Lindenkohl. Dazu gibt es keine scharfen Kanten an denen sich die Bediener verletzen können, die Handhabung und Lagerung sind einfach und sicher. Es können keine Lochperforationen ausreißen. Ein Spannrahmen ist nicht erforderlich und eine Wartung daher überflüssig.
Die Verklebung der Bleche geschieht mit einem 2-Komponenten-Epoxikleber und ist resistent gegen alle getesteten Reiniger, sogar gegen Ultraschall und damit sehr stabil. Karsten Lindenkohl schätzt die direkte Verklebung mit dem Rahmen sehr: „Die Reinigung ist sehr schnell und einfach. Bei einem Gitternetz hängt immer die Lotpaste drin und es ist aufwändig sie da raus zu bekommen. Hier reicht es ein- oder zweimal mit einem Lappen drüber zu gehen und die Schablone ist sauber.“
Der Einsatz der neuen Schablone lohnt sich so für Vossloh-Schwabe Lighting Solutions mehrfach, denn die neue Schablone kostet in der Größenordnung konventioneller Schablonen. Aber das Unternehmen spart deutlich Kosten ein da sie wesentlich haltbarer ist, schließlich sind Defekte wie Dellen und Knicke, die beim Handeln entstehen fast unmöglich. Dazu sind die Rüstzeiten unschlagbar kurz.
SMT Hybrid Packaging, Stand 7-124
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