Rehm entwickelt neue Vorhangdüse für hochselektives Conformal Coating

B. Marquardt, M. Schwarzenbolz, A. Peuker, Rehm Thermal Systems, Blaubeuren-Seissen

In all diesen Anwendungen, vom Auto bis zum Smartphone, steckt hochsensible Elektronik. Diese ist täglich anspruchsvollsten Umweltbedingungen ausgesetzt, beispielsweise Feuchtigkeit, Chemikalien, Staub oder Vibrationen. Temperaturunterschiede oder klimatische Veränderungen können zur Ablagerung von Kondenswasser auf der Platine führen, einen Kurzschluss verursachen oder das Gerät sogar zerstören. Hier ist der Einsatz von Schutzlackbeschichtungen absolut sinnvoll, um die Funktionalität der empfindlichen elektronischen Komponenten zu erhalten und die Lebensdauer der Produkte langfristig zu steigern. Der Trend zum Conformal Coating – also dem selektiven automatischen Beschichten von elektronischen Baugruppen mit einem Schutzlack – bietet heute zahlreiche Möglichkeiten, aber auch Herausforderungen in der modernen Elektronikfertigung.

In der Leiterplattenbeschichtung kommt es nicht nur auf absolute Zuverlässigkeit an. Um der stetigen Miniaturisierung in der Elektronik und den damit auch verbundenen engeren Toleranzen zwischen den zu lackierenden und den zwingend unlackierten Bereichen gerecht zu werden, bedarf es besonders präziser Applikationsmethoden. Außerdem müssen Elektronikhersteller immer häufiger vielfältige Produkt- und Materialmixe verarbeiten, welche flexible Systeme notwendig machen, die einen hohen Durchsatz ohne Rüstwechsel realisieren können.

Rehm Thermal Systems aus Blaubeuren hat sich im Jahr 2013 dem Thema Conformal Coating angenommen und forscht seither an der Optimierung des Verfahrens und der Anlagentechnik. Mit der Protecto hat der Hersteller von thermischen Systemlösungen für die Elektronik- und Solarindustrie eine vielseitig einsetzbare Anlage für hochselektive Conformal Coating Prozesse erfolgreich am Markt platziert. Das in Zusammenarbeit mit der Firma KC Produkte entwickelte System ist den Anforderungen der modernen Elektronikfertigung gewachsen und trägt zur flexiblen Produktion von verschiedenartigen Baugruppen bei, insbesondere durch die kundenspezifische Ausführung und die unterschiedlich realisierbaren Applikationsmöglichkeiten.

Leiterplatten dürfen meist nicht komplett lackiert werden, sondern Teile wie etwa Schalter oder elektrische Steckeranschlüsse müssen unlackiert bleiben, um ihre Funktion zu behalten. Für diesen, teils hochselektiven Lackauftrag gibt es verschiedene Auftragsverfahren. Rehm hat alle Verfahren im Protecto-System vereint und optimal abgestimmt. Die Protecto kann mit bis zu vier Lackapplikatoren ausgestattet werden. Somit ist es möglich, zeitgleich vier Baugruppen im Master-Slave-Betrieb synchron zu lackieren oder aber auch bis zu vier verschiedene Materialien ohne Rüstzeit direkt zu applizieren – je nach Produktanforderung. „Für Unternehmen, die mit häufigen Produktwechseln konfrontiert sind und daher mit unterschiedlichen Materialen arbeiten müssen, bieten wir mit dieser Anlage eine flexible sowie kosten- und zeiteffiziente Lösung“, sagt Bernd Marquardt, Produktvertrieb Conformal Coating bei Rehm.

Mit den patentierten Stream-Coat- und Vario-Coat-Düsen können alle gängigen Lacke – von niedrigviskos bis hochviskos – verarbeitet werden. Ein Außendurchmesser von nur 2,4 mm mit einer Länge von bis zu 100 mm ermöglicht eine optimale Beschichtung, auch zwischen eng stehenden, hohen Bauelementen, selbst bis unter die Bauteile. Mit der Protecto können die Kunden von Rehm die Auftragsverfahren Dispensen, Sprühen, Jetten und Vorhanggießen „On-the-Fly“ realisieren. Der gleichmäßige Lackfilm kann mithilfe des regelbaren Luftstromes selbst unter oder hinter benachbarten Bauteilbeinchen und in Schattenzonen aufgebracht werden, ohne dass eine Schrägstellung des Applikators notwendig ist.

Wie verändert sich die Produktion jedoch, wenn der Durchsatz besonders hoch oder eine sehr geringe Taktzeit gefragt ist? Für das Vorhanggießen hat Rehm Thermal Systems die gängige Methodik verbessert und eine eigene, neue Düse – die VarioFlex Vorhangdüse – entwickelt, die speziell auf die Anforderungen von Hochgeschwindigkeits- und Präzisionsanwendungen ausgerichtet ist. Zum einen ist die Mechanik der schlanken Düse kompakt und einfach, wodurch der Wartungs- und Reinigungsprozess mit minimalem Zeit-und Kostenaufwand gelingt. Zum anderen konnten die Entwickler von Rehm den Prozessablauf insgesamt optimieren. So erfolgt die Lackzufuhr vom luftdichtabgeschlossenen Originalgebinde über die Membranpumpe, Pulsationsdämpfer, Feinfilter, automatische Druckregelung und eine Lackheizung, wodurch im Ergebnis beste Lackierungen erzielbar sind. Ein Umfüllen des Lackes in einen separaten Lackzuführbehälter, mit der Gefahr, Material zu verschütten, ist nicht mehr nötig.

Mit einem Düsendurchmesser von nur 12 mm lassen sich mit der neuen VarioFlex Vorhangdüse Bauteile bis zu einer Höhe von maximal 60 mm problemlos lackieren. Der „Lackvorhang“ wird dabei als geschlossener Film optimal aufgetragen – ohne Sprühnebel und mit maximal präziser Randschärfe. Durch die integrierte Dreheinheit wird der Lackvorhang automatisch um 90° gedreht wenn das Lackierprogramm dies fordert. Eine interne Sensorabfrage in der Endlage sichert kontinuierlich die exakte Positionierung des Applikators ab. Bei Bedarf kann die Düse von der Standardlänge (65 mm) abweichend und nach Kundenwunsch auch länger gefertigt werden. Durch die schmale Gehäuseausführung ist die Vorhangdüse äußerst kompakt und es bleibt genügend Platz für zusätzliche Applikatoren, sollten diese benötigt oder zu einem späteren Zeitpunkt nachgerüstet werden. Es lassen sich typische Verfahrensgeschwindigkeiten von 300 – 500 mm/s problemlos realisieren, ggf. sind je nach Baugruppengeometrie auch höhere Geschwindigkeiten einstellbar.

Technische Details:

Die VarioFlex Vorhangdüse ist äußerst wartungsfreundlich. Der selbstzentrierende, verdrehsichere Düseneinsatz macht einen unkomplizierten Austausch der Lackdüse ohne umständliches Nachjustieren möglich. Der speziell beschichtete Lackpfad sorgt für eine wesentlich längere Standzeit und kann über eine integrierte Reinigungseinheit mit minimalem Aufwand von Lackrückständen gesäubert werden. Ein Lösungsmittelbad mit integrierten Bürsten, welches kontinuierlich füllstandsüberwacht wird, ermöglicht die optimale Reinigung der Lackdüsen. Selbst nach einem Stillstand der Anlage von bis zu zehn Tagen kann so auf Knopfdruck, ohne zusätzlichen Reinigungsaufwand, weiterproduziert werden. Die Reinigung bei Materialwechsel ist automatisch innerhalb von nur wenigen Minuten durch eine innovative Ausblasstation möglich. Alle technischen Steuerungselemente, auch das Reinigungsequipment, sind kompakt in die Anlage integriert und für Wartungstätigkeiten leicht zugänglich.

Neben den hervorragenden mechanischen Eigenschaften der neuen Düse, überzeugt diese auch durch zahlreiche Vorteile auf Bedienerseite. So lässt sich die Vorhangbreite mithilfe der automatischen Druckregelung einfach programmieren. Bis zu fünf verschiedene Parametersätze mit Breiten von drei bis 20 Millimeter sind während der Applikation abrufbar, ohne erneut in die Breitenmessung anfahren zu müssen. In frei programmierbaren Zyklen kann die Breitenvermessung aber zur Kontrolle angefahren und die Programmwerte der Vorhangbreite bei Bedarf korrigiert werden. Der Zugang zu den verschiedenen Benutzerebenen ist kennwortgeschützt, um unkontrollierten Eingriff zu verhindern. Durch die Möglichkeit der Offline-Programmierung kann der Bediener das Beschichtungsprogramm auch abseits der Anlage an einem externen Arbeitsplatz erstellen und dieses dann bei Bedarf auf die Maschine aufspielen.

Eine Betrachtung der zu fertigenden Baugruppen, der Fertigungsumgebung und eine Beratung durch die System-Spezialisten vereinfachen und unterstützen die Auswahl der Anlage, der Lacke und Applikationsmethodik. Mit der Lackiereinheit Protecto hat Rehm Thermal Systems eine Anlage entwickelt, die sich in ihrer Anwendung stark an den Kunden in der Leiterplattenfertigung orientiert. Sie macht es den Produzenten wesentlich einfacher, sich den ständig wachsenden Anforderungen der Branche zu stellen.

Wer sich für die Schutzbeschichtung von sensibler Elektronik interessiert, hat jederzeit die Gelegenheit, gemeinsam mit des Spezialisten von Rehm Thermal Systems, die Anwendungsmöglichkeiten der Protecto im Rehm Technology Center in Blaubeuren bei Ulm live anzuschauen und die verschiedenen Beschichtungsverfahren vor Ort unter professioneller Beratung zu testen.