Die Vorteile von Schablonendruckern mit 3D- Inspektion
Warum wir beim Schablonendruck für die EMS-Fertigung auf 3D-Inspektion setzen
Sven Olle ist Abteilungsleiter in unserer SMD-Fertigung. Er leitet unter anderem die Bestückung und ist maßgeblich an der Qualitätssicherung in diesem Bereich beteiligt. Ein großer Teil der Qualität drückt sich in unseren sehr niedrigen Fehlerquoten aus. Warum dafür die 3D-Inspektionen der Lotpaste so wichtig sind, erklärt Sven Olle in diesem Artikel.
Die Basics: Was haben Schablonen mit Bestückung zu tun?
Bevor wir bestücken können, müssen wir Zinn für den späteren Lötprozess auf die Landeflächen der SMD-Bauteile aufbringen. Das bedeutet in der SMD-Bestückung: Die Lötpaste muss (exakt) an die Stellen auf der Leiterplatte, auf die wir später die SMD-Bauteile setzen wollen. Und zwar (exakt) in der richtigen Menge für das Bauteil. Das passiert im Schablonendrucker, der im Grunde wie beim bekannten Siebdruck arbeitet:
- Mithilfe einer aus einem dünnen (ca. 80-150µm) Edelstahlblech gefertigten Schablone bringen wir die Lotpaste auf die noch unbestückten Leiterplatten auf.
- Die Schablone müssen wir für jede neu entwickelte, beauftragte Baugruppe speziell fertigen lassen.
- Überall, wo die Schablone ihre Aussparungen hat, wird bei dem Druckprozess Lotpaste auf die Leiterplatte aufgetragen.
Sowohl die Leiterplatten als auch die Schablonen haben sogenannte Lesemarken. Diese dienen der exakten Ausrichtung von Schablone und Leiterplatte zueinander. Der Schablonendrucker weiß durch seine Programmierung, in welchem Abstand diese Lesemarken zueinander positioniert sein müssten. Ein etwaiger Versatz kann durch den Drucker automatisch ausgeglichen werden
Je nach Dicke der Schablone kommt mehr (dicke Schablone) oder weniger Lotpaste (dünne Schablone) auf die Leiterplatte. Die richtige Menge ist abhängig von der Größe und der Beschaffenheit des zu bestückenden Bauteils.
Das Layout der Baugruppe ist entscheidend für den Projekterfolg
Im Bereich Entwicklung unterstützen und beraten wir unsere Kunden - und müssen hin und wieder auch ein wenig Einspruch beim Layout der Leiterplatten einlegen. In einigen Fällen sitzen Bauteile, die viel Lötzinn brauchen und Bauteile, die wenig Lötzinn brauchen, zu dicht aneinander. Das ist problematisch, da durch den unterschiedlichen Bedarf an Lot, entweder zu magere Lötstellen oder Kurzschlüsse entstehen. Für diese Fälle gibt zwar Stufenschablonen, die unterschiedlich dick sind, alles können wir damit aber nicht ausgleichen. Da gehen wir in die Beratung oder haben ein paar kleine Tricks, wie wir etwa durch größere Aussparungen in der Schablone doch mehr Lötzinn aufbringen können, wo es nötig ist.
Schablonendrucker oder Jetprinter?
Wenn wir bei den Metaphern bleiben: Wenn der Schablonendrucker in der Bestückung wie Siebdruck funktioniert, ist der Jetprinter der Tintenstrahldrucker. Bei A+B Electronic nutzen wir beides. Weil der Jetprinter keine Schablone braucht, ist er für Kleinstserien, Muster und Prototypen kosteneffizienter, während der Schablonendrucker in viel höherer Geschwindigkeit eine große Menge an Leiterplatten bedrucken kann. Das ist auch für Entwickler entscheidend: Sie können bei uns auf schnelle Prototypen-Produktion mit einem Jetprinter zurückgreifen und große Stückzahlen per Schablonendrucker bekommen.
Erkennt Fehler, bevor sie entstehen: Warum die 3D-SPI für unsere Kunden wichtig ist
Die Solder Paste Inspection (SPI) gibt es in 2D und in 3D. Für unsere hohen Anforderungen an die Qualitätssicherung setzen wir auf 3D. Bei dieser 3D-SPI misst der Drucker die Lötstellen mittels einer sogenannten Lasertriangulation. Dabei checkt die 3D-SPI drei Punkte, X, Y, Z, noch bevor die eigentliche Bestückung beginnt:
- X und Y ist die Ausrichtung der Leiterplatte zur Schablone und damit die exakte Positionierung der Lötstellen. Das funktioniert dann wie auf einer Fläche, auf die ein Koordinatensystem gelegt wird.
- Z ist die Höhe der Lötstelle, also die Masse des Lötzinns an einem Punkt auf der Leiterplatte.
Entdeckt die 3D-SPI einen Fehler, unterbricht der Schablonendrucker die Fertigung. Er nimmt anschließend ein 2D-Bild auf, damit unsere Experten den Fehler analysieren können. So kommt eine fehlerhaft bedruckte Leiterplatte gar nicht erst in die Bestückung. Auf diese Weise ist auch die Qualität gleichbleibend – wir minimieren den Spielraum für Fehler.
Die 3D-SPI ist eine wichtige Säule, um den Erfolg unserer Kunden in Serie zu bringen. Aber wir machen noch mehr: Neben der SMD-Bestückung und THT-Bestückung nutzen wir das Selective Conformal Coating, um unseren Kunden eine optimale Beschichtung und damit lang haltbare Baugruppen zu liefern.
