LED-Streifen, Sensoren-Leisten oder flexible Materialien für Wearables – als Basis für diese neuen Produktgruppen werden oft flexible, folienartige Substrate bestückt. Um dies effizient mit klassischer SMT-Technologie machen zu können, mussten Elektronikfertiger die Folien vor der Bestückung in Streifen schneiden und auf spezielle Träger montieren, um sie durch ihre Fertigungslinie transportieren zu können. Je nach Bestücksystem und Bestückraumgröße waren die Substrate auf Längen von maximal 500 – 900 mm begrenzt. Für Anwendungen wie LED-Leuchtstreifen für die Fluchtwegekennzeichnung mussten diese „Stücke“ dann wieder zusammengefügt werden. Anwendungs- und prozesstechnisch ein Unsinn.
ASM hat nun gemeinsam mit den Partnern db-matik AG und Rehm Thermal Systems GmbH eine zukunftsweisende Reel to Reel-Prozesslösung entwickelt, die Elektronikfertiger bei allen Herausforderungen eines kosteneffizienten Foliendrucks unterstützt. Neu ist, dass die Folie künftig nicht mehr vor der Bearbeitung geschnitten wird, sondern dies erst nach erfolgreicher Bestückung und komplett anwendungsbezogen erfolgen kann. Der Vorteil: die bisher erforderlichen Arbeitsschritte vor dem Transport in die Fertigungslinie entfallen. Ein weiteres Plus: Das Substrat kann nach der Bearbeitung auf jede beliebige Länge zugeschnitten werden.
Speziell angepasste Fertigungs-Module
für endlosen Foliendruck
Die endlose und flexible Beschaffenheit des Substrats stellte die Entwickler vor große Herausforderungen: Während bei einzelnen Baugruppen eine abweichende Taktung der Maschinen über Pufferzonen im Transport abgefangen werden, ist dies bei einer Endlos-Folie so einfach nicht möglich. Eine weitere Herausforderung ist das extreme biegsame Substrat und dessen exakte Fixierung für Druck- und Bestückprozesse. Ebenfalls kritisch ist der Reflow-Prozess. Da das Durchlaufen des Ofens bei einem Endlos-Material von der Taktung der vor- und nachgelagerten Prozesse abhängig ist, würde ein Stopp beim klassischen Transport zu einem Stillstand in der Ofenkammer und damit sofort zu Problemen führen.
Die gute Nachricht vorweg: Alle diese Herausforderungen konnten vom Entwicklerteam adressiert und bewältigt werden. Die einzelnen Module der vorliegenden R2R-Lösung sind durchgängig an die Besonderheiten des anspruchsvollen Materials angepasst und aufeinander abgestimmt. Zu Beginn der R2R-Produktionslinie wird die Rolle mit dem Substrat im Input Modul auf eine Folienrolle aufgesteckt. Der Träger nimmt Rollen von einer Breite bis zu 500 mm auf. Nun wird das Substrat manuell auf dem Transportband vorpositioniert und das jeweilige Label eingelesen.
In regelmäßigen Abständen auf der Folie aufgelaserte Passmarken werden per Scan gelesen und erlauben eine laufende Kontrolle der Positionierungsgenauigkeit. So werden die beteiligten Maschinen, Transporte und Fixierungen laufend kalibriert, ein Aufkumulieren von Fehlern beim Endlos-Material wird vermieden.
Um bei Stopps und Störungen einzelner Linienkomponenten nicht gleich die ganze Linie stoppen zu müssen, hat die db-matik AG ein spezielles Buffer-Modul für den Folientransport entwickelt. Hier wird die Folie über Unterdruck in einer Schlaufe ohne Berührung der Folienoberseite nach unten gezogen – die Tiefe bzw. Länge der Schlaufe kann somit als Puffer genutzt werden. Auch die Transporte innerhalb der ASM Lösungen DEK NeoHorizon 01 iX und Siplace SX sind modifiziert. Statt des klassischen Transports mit Klemmungen für starre Leiterplatten, integrierte db-matik einen Transport für flexible Folienmaterialien. Hier wird die Folie im Bestückraum gestrafft und per Vakuum Inlet für Druck und Bestückung fixiert.
Im Ofen ist ein konventioneller Transport der Folie über die gesamte Strecke mit entsprechendem Wärmeprofil nicht möglich. In der R2R-Linie wird daher ein spezieller Ofen mit mobiler Wärmeeinheit genutzt. Die mobile Wärmeeinheit läuft ein Stück aktiv mit der Folie mit. Der thermische Prozess wird durch eine gesteuerte IR Bestrahlung geregelt – also über die Zeit und nicht über die Strecke im Ofen. Der Vorteil: Die Wärmeeinheit mit schnell steuerbarem IR-Licht wird so komplett unabhängig von anders getakteten vor- oder nachgelagerten Modulen. Den Abschluss der Fertigungslinie bilden Prüf-, Test- und Schneide-Module.
Gesteuert und überwacht wird die R2R Linie über einen Leitlinienrechner von db-matik – somit ist die einfache Einbindung von Maschinen unterschiedlicher Lieferanten in eine Linie möglich.
Frei kombinierbar: Conveyor Development Kit
Um die gemeinsam mit den Projektpartnern entwickelte R2R-Lösungen auch Elektronikfertigern zur Verfügung stellen zu können, die auf dieser Basis eigene Lösungen entwickeln wollen oder bei Transport und Reflow mit anderen Systempartner kooperieren wollen, hat ASM seine R2R-Lösung jetzt als Produkt standardisiert.
Dafür gibt es jetzt R2R-Varianten des Druckers DEK NeoHorizon 01 iX und der Bestückungsautomaten Siplace SX. Diese Varianten werden den Interessenten ohne Standard-Transport angeboten. Stattdessen werden die Maschinen mit einem „Conveyor Development Kit“ ausgeliefert, das sämtliche mechanischen, elektrischen und Software-Schnittstellen der ASM Systeme dokumentiert und für die reibungslose Integration spezifischer Transportlösungen offenlegt.
„Innovative Prozesslösungen entstehen heute aus der intelligenten Vernetzung von Maschinen, Hardware und Software. Ein optimales Ergebnis setzt voraus, dass alle beteiligten Lösungsanbieter an einem Strick ziehen und offen-konstruktiv im Sinne der Projektziele miteinander kooperieren. Das Projekt mit den beiden Unternehmen zeigt, wie offen wir an solche Aufgaben herangehen“, sagt Wolfgang Eisner, Leiter Sonderkonstruktionen bei ASM. „Mit dem Conveyor Development Kit haben jetzt Elektronikfertiger aber auch andere Integratoren für SMT-Linienlösungen die Möglichkeit, eigene Lösungen auf Basis unserer Drucker und Bestückautomaten zu entwickeln, zu implementieren und anzubieten. Gern unterstützen unsere Experten und Techniker unsere Kunden dabei, Sonderlösungen wie für die Reel-to-Reel-Fertigung zu realisieren.“
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