close

Anmelden

Neues Passwort anfordern?

Anmeldung mit OpenID

gewusst wie - All-electronics.de

EinbettenHerunterladen
Baugruppenfertigung
Auf dem Weg zum reproduzierbaren Lotpastendruck – Teil 1
Gewusst wie
Beim Lotpastendruck verwendet man viel Mühe darauf herauszufinden, welche Pasten, Schablonen, Druckge­
schwindigkeiten, welcher Pastendruckprozess etc. am besten geeignet ist. Veränderungen bei der Druckgeschwindig­
keit, dem Rakeldruck oder dem Lotpastentyp nimmt man lieber nicht vor. Denn das könnte zu einem instabilen und
nicht voraussagbaren Prozess führen. Die folgende Beitragsserie zeigt aber, dass es sich auf jeden Fall lohnen kann,
trotzdem Veränderungen vorzunehmen.
Der Pastendruck ist einer der Parameter,
der sich beim Schablonendruck stetig
ohne unser Zutun ändert. Unter Pastendruck versteht man die Kraft, die die
Lotpaste ausübt, wenn die Öffnung gefüllt wird. Messungen haben gezeigt,
dass sich ein verändertes Lotpastenvolumen auf der Schablone erheblich auf
diesen Pastendruck auswirkt. Das Lotpastenvolumen errechnet sich übrigens
über den Durchmesser der Pastenrolle
oder das Gesamtgewicht der Paste auf
der Schablone im Moment des Druckes.
Vor Beginn des Druck-Jobs mit einer bestimmten Anzahl von Platinen dosiert
man die Lotpaste in Form einer Raupe
oder bringt sie manuell auf. Im Laufe
einer Schicht kann sich aber dieses Pastenvolumen auf der Schablone und demzufolge der Pastendruck bei beiden Verfahren erheblich ändern.
Beim Dispensen kleiner Lotpastenvolumina in der Mitte der Pastenrolle hingegen bleibt der Pastendruck so gut wie
stabil. Dies wiederum schließt eine wichtige Variable beim Druckverfahren aus.
Man hat lange vermutet, dass der Lotpastendruck und das Volumen bestimmten Parametern unterliegen, die während des Druckprozesses nicht so einfach verändert werden können. Zwei
dieser Faktoren sind der Rakelwinkel
und das Lotpastenvolumen auf der Scha­
blone.
˘ AUTOR
George Babka,
Assembléon America, Inc.,
Alpharetta, Georgia, USA,
george.babka@philips.com
22
die Hersteller bei allen ihren Druckern
eine Rakelbefestigung für nur einen bestimmten Winkelwert an. Es gibt allerdings mindestens eine Maschine, bei der
man den Rakelwinkel während des
Druckprozesses jederzeit über einen Servomotor verstellen kann.
Schwankendes Lotvolumen
auf der Schablone
Bild 1: Position des Drucksensors
Bild 2: Position des Sensors in Bezug auf den
Rakelhub
(alle Bilder: Assembleon)
Variabler Rakelwinkel
Der Rakelwinkel entspricht dem Winkel,
der sich zwischen Schablone und Rakel
ohne zusätzlichen Druck bildet. Dieser
Winkel ergibt sich im Allgemeinen aus
dem feststehenden Winkel der Rakel­
halterung oder des Druckkopfes selbst.
Bei älteren Schablonendruckern kann
dieser Winkel innerhalb eines kleinen
Bereichs mechanisch verändert werden.
Damit hatte der Bediener beim Umrüsten nur einen einzigen Rakelwinkel zur
Verfügung. Durch diese Einschränkungen und den doch recht schwierigen
Wechsel wurde der Rakelwinkel auf einen bestimmten Wert eingestellt und
danach nicht mehr verändert.
Hersteller von Schablonendruckern haben immer wieder neue Lösungen vorgestellt, um Rakel mit dynamisch variierender Winkeleinstellung anzubieten,
was sich in der Praxis allerdings nie
durchsetzte. In den meisten Fällen boten
Wir wissen, dass sich das Lotvolumen
auf der Schablone auf die Gesamtqualität des Lotpastendrucks auswirkt. Eine
zu große Lotmenge auf der Schablone
führt zu Stauungen zwischen den Rakeln, so dass die Paste nicht gleichmäßig
aufrollt und der Pastenauftrag demzufolge zu Druckfehlern führt. Den gleichen Effekt ruft eine zu geringe Lotpastenmenge hervor: Das Material neigt
dazu über die Schablone zu gleiten anstatt zu rollen.
Bei den Bemühungen, mögliche Unregelmäßigkeiten beim Aufbringen der
Lotpaste auf die Schablone auf ein Minimum zu begrenzen, konzentrierte man
sich hauptsächlich auf die Stückzahl und
die Menge an Lotpaste, die durch einen
automatischen Dispenser aufgebracht
wird. Aus Zeitgründen werden die Dispenszyklen häufig in gößeren Abständen
programmiert. Dies soll lediglich verhindern, dass zu wenig oder zu viel Lotpaste auf die Schablone aufgetragen wird.
Durch die Einführung geschlossener
Druckkammern vor zehn Jahren wurden
die Auswirkungen schwankender Lotpastenvolumina auf der Schablone bei
den Maschinen, die über solche Systeme
verfügten, größtenteils auf ein Minimum reduziert. Diese Druckköpfe konnten sich jedoch wegen anderer Erwä­
productronic 3 - 2010
Baugruppenfertigung
gungen, wie z. B. Kosten, Wartung,
Reinigungsfreundlichkeit und Größenunterschiede des Substrats, nicht in voller Breite durchsetzen. Außerdem sind
einige ältere ­Pastenformulierungen sowie alle wasserlöslichen Pasten für diesen Prozess ungeeignet.
˘B
ei einem optimalen Rakelwinkel kön-
nen 01005-Komponenten und CSPs
mit einer kleineren Aerea Ratio gedruckt werden, so dass dickere Schablonen für diese Finepitch-Bauteile
verwendet werden können.
Grundlegende Betrachtungen
Testmethode zur
konkreten Analyse
Zunächst geht es darum, sich die Auswirkungen des Rakelwinkels und des
Rakeldrucks auf einen anspruchsvollen
Druckprozess zu vergegenwärtigen. In
einer Studie, die im letzten Jahr durchgeführt wurde, stellten man Folgendes
fest:
˘E
in kleinerer Kontaktwinkel des Rakels
verbessert den Lotpastenauftrag bezogen auf die gleiche Größe der Öffnungen (aerea ratio).
˘E
in größerer Pastendruck ermöglicht
zwar eine Reduzierung des Rakelwinkels, wirkt sich aber negativ auf den
Pastenauftrag aus.
Eine Testsequenz wurde bei Yamaha in
Hamamatsu, Japan, durchgeführt. Ziel
der Testreihen war es, die Änderungen
des Pastenfülldrucks zu bestimmen,
wenn betimmte Parameter verändert
würden, wie das
˘ L otpastenvolumen mit 100 bis 500 g,
˘d
er Rakelwinkel von 45 ° bis 65 °,
˘d
er Rakeldruck von 50 bis 100 N und
˘d
ie Rakelgeschwindigkeit von 30 bis
90 mm/s.
Die Versuche wurden auf einem Schablonendrucker vom Typ Yamaha YGP mit
350 mm langen Edelstahlrakeln durchgeführt. Der Rakelwinkel wurde über
einen servogesteuerten Winkelverstellmotor verändert, der in den Druckkopf
der Maschine eingebaut war. Bei den
für den Test verwendeten Materialien
handelte es sich um Lotpasten vom Typ
OM-325MS und SAC 305 von Alpha Metals und eine Edelstahlschablone. In die
Schablone wurde ein Drucksensor integriert, mit dem der Aufsetzdruck der
Paste auf die Schablone gemessen werden konnte. Dieser Druck entsprach in
etwa dem Druck, mit dem die Paste bei
normalen Druckvorgängen in die Öffnungen gefüllt wird. Bild 1 und 2 verdeutlichen die Versuchsanordnung. Dabei wurde jeweils nur ein Parameter
geändert, um die entsprechenden Auswirkungen auf den Druck zu ermitteln.
(wird fortgesetzt)
˘ infoDIRECT
www.productronic.de
˘ Link zu Assembleon
409pr0310
Document
Kategorie
Gesundheitswesen
Seitenansichten
3
Dateigröße
90 KB
Tags
1/--Seiten
melden