High Speed Jetten von SMD-Kleber


Warum der Einsatz von SMD-Kleber in der Fertigung?


    Warum der Einsatz von SMD-Kleber in der Fertigung?

Aufgrund des Einsatzes von verschiedensten Bauteilformen/-grössen, wie zum Beispiel Melfs, LED`s, Glasbauteile ist auch bei schwierigen Substratoberflächen und bei unterschiedlichsten Aushärteprozessen (Reflow-, Wellenlöten) oder auch im Automotivebereich bzw. Luft und Raumfahrt, eine zuverlässige Fixierung der Bauteile erwünscht. Da diese speziellen Chipbonder bereits nach einigen Minuten zum Aushärten beginnen, können sich die geklebten Bauteile bei nachfolgenden Schritten nicht mehr verdrehen, runterfallen oder verrutschen.

dosierprozess    essemtec Tarantula
Abb. 1  Prinzip Zeit/Druck vs Jetprozess

Dadurch, dass die Kleberhersteller ihrer Kleber immer mehr auf die Jet-Dispenstechnologie abstimmen bzw. herstellen, findet der Dispensautomat immer mehr in die Fertigungslinien der Elektronikhersteller bzw. Lohnfertiger seinen Platz. Anders wie bei Nadeldispensern, die hinsichtlich Geschwindigkeit, Punktgrössen und Prozesssicherheit (Fäden, Varianz, etc.) und Kontakt zum Board an ihre Grenzen stossen, sind Jetventile um einiges schneller und stabiler und durch das kontaktlosen Dosierverfahren um einiges prozesssicherer. Durch die verschiedensten Einstellmöglichkeiten/-parameter des Ventils kann ein sehr grosser Tropfendurchmesser Bereich abgedeckt werden. Ein weiterer Vorteil des Jetprozesses ist, dass die Klebertropfen mit einem grossen Abstand (<5 mm) zur Leitplatte aufgetragen werden können, sodass auch bereits bestückte Leiterplatten das Applizieren keine Probleme darstellt.

bauteil-dosiert-auf-leiterplatte
Abb. 2  Kleberpunkte auf bereits bestückter Leiterplatte

Natürlich lässt sich der Kleber auch mittels eines Druckverfahren auf die Leiterplatten auftragen, jedoch bringt das Fertigen mittels Jetventils die nötige Flexibilität, Geschwindigkeit und wirtschaftlich Vorteile mit sich. Je nach Boardgrösse und Anzahl an Bauteilen kann der Jetprozess eine niedrigere Durchlaufzeit aufweisen als der Druckprozess.

Essemtec`s Tarantula, der ideale High-Speed Kleberjetter! 145‘000 Punkte pro Stunde, 3D Dispensapplikationen und vieles mehr. Das System kann 3 verschiedene Dispensprozesse gleichzeitig fahren.  Die neue Tarantula der Essemtec AG ist ein wahres Kraftpaket. Leiterplatten bis 1.8 m Länge können verarbeitet werden. Linearmotoren und Mineralguss machen die Tarantula extrem stabil, wartungsarm und langlebig und verfügt zudem über eine hohe Positioniergenauigkeit (40 µm@3s).

Die Dosiergenauigkeit ist natürlich auch abhängig von den verschiedenen Klebern. In Verbindung mit dem Piezo angetriebenen Jetventils (VJV-3200), lassen sich teilweise noch bessere Ergebnisse hinsichtlich der Positioniergenauigkeit erzielen:

Medium

Punkt
Genauigkeit
[µm]

Geschwindigkeit [cph]

loctite logo

 3621

25 @3s

58000

heraeus

 PD205.JET 

30 @3s

54200

XY-Positioniergenauigkeit
Abb. 5  Diagram: XY-Positioniergenauigkeit

Zum Ermitteln der cph (Komponenten pro Stunde) wurde die bereits bekannte IPC9850A Bestückungsnorm (Standardnorm zum Ermitteln der Bestückleistung) herangezogen und für das Dispensen angepasst (verwendete Tropfengrösse 0.5 mm).

prozessauswertung dosieren
Prozessauswertung  Abb. 6  Zeitreihendiagramm: Testreihen bei 0h, 1h, und 4h

Alle Messungen wurden mittels eines externen Messmittels von der Firma Cetaq, vermessen, um eine hochpräzise Auswertung zu erhalten. Dosiert wurden die Punkte auf eine spezielle Glasplatte. Ziel bei den Testreihen war es zum Einen, die Prozessstabilität des Ventils und zum Anderen, das Verhalten des Klebers über mehrere Stunden aufzuzeigen. Für beide Kleber wurde dasselbe Jetventil (VJV-3200) auf der SPIDER Dosieranlage, mit demselben Hardwaresetup, verwendet. Mit anderen Setups lassen sich die Ergebnisse bei einigen Klebern natürlich auch noch zusätzlich beeinflussen bzw. verändern.

Für beide Kleber wurden jeweils drei Testreihen, zu je 416 Dispenspunkte, dosiert. Die Ergebnisse in der folgenden Tabelle zeigen eine Gesamtauswertung über alle Testreihen (0h, 1h und 4h):

Medium

Min. möglicher Durchmesser
[µm]

Fehler min. Durchmesser
[%]

Max. möglicher Durchmesser [µm]

Fehler max. Durchmesser [%]

  loctite

3621

300 ±13@3s

4.9

1800 ±48@3s

3.0

 heraeus

PD205.JET

330 ±20@3s

5.7

2000 ±67@3s

2.5

dosierpunkte
Abb. 8  Nahaufnahme 0.3 mm bzw. 1.8 mm Punkte

Bei beiden Klebern konnten Tropfengrössen von Bereich von 300 µm erreicht werden. Aufgrund anderer Fliesseigenschaften des Klebers 2 ist minimal und maximal möglicher Tropfendurchmesser leicht grösser als bei Kleber 1. Der Fehler bei minimalem Durchmesser über allen Testreihen (3x 416 Punkte) bei unterschiedlichen Zeitabständen, beträgt weniger als 6%. Die abgegebene Menge bei einem Tropfen von 0,3 mm Durchmesser liegt bei ca. 0.010 mg.

Beide Kleber können über mehrere Stunden prozess/-sicher und -stabil gejettet werden. Durch die Piezotechnologie und Ansteuerung des Ventils in der Maschine lässt sich die Qualität und die Geometrie des Dispenspunktes nahezu beliebig steuern bzw. auch während des Dosiervorgang beliebig verändern. Mit der Essemtec ePlace Software lässt sich jeder einzelne Dosierpunkt beliebig einstellen, falls erwünscht. Mit dem erreichten Tropfendurchmesser im Bereich von 0,3 mm bis 2mm, bei gleichem Ventilsetup, können Klebepunkte für beinahe alle Gehäuseformen in der Produktion abgedeckt werden. Wie in Abbildung 9 gut ersichtlich, lässt sich der Tropfen auch im Verhältnis Höhe zu Durchmesser (1:1) anpassen. Dies durch das Verändern der Energie, Anpassung der Flanken beim Öffnungs-/Schliessvorgang und Öffnungsdauer des Ventils, gut einstellen. Natürlich beeinflussen aber auch die rheologischen Eigenschaften des Klebers die Geometrie des Tropfens ersichtlich.

Diese Jettechnologie bringt die nötige Flexibilität, Geschwindigkeit und die Qualität mit, die in jeder Produktion gefordert und gewünscht ist.

kleber-dosieren-bauteil-auf-lotpaste

Spannende Neuigkeiten im Bereich Dispensen und Bestückung an der Productronica 2019

Besuchen Sie unseren Stand an der Weltleitmesse für Entwicklung und Fertigung von Elektronik, 12. - 15. November 2109, Messe München

PAV GMBH UND ESSEMTEC - FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG VON SICHERHEITSTECHNIK

Bis 2018 wurde die SMD Produktion zu 100% an EMS Firmen ausgelagert. Vor 3 Jahren wurde nun das Projekt gestartet...

ELC LIGHTING INVESTIERT IN MODERNSTE ELEKTRONIKFERTIGUNG

Um weiterhin auf neue Innovationen zu reagieren und die Elektronikproduktion effizienter zu steuern, hat ELC Lighting in die neueste Essemtec Puma4...

BRAUN GMBH UND ESSEMTEC: RÜSTZEIT 0 ODER DIE «HASE- UND SCHILDKRÖTEN STRATEGIE»

Bei immer kleiner werdenden Losgrößen und häufigen Produktwechseln werden Effizienz und Produktivität der SMT-Bestückung...

ES&S SOLUTIONS UND ESSEMTEC: NEUE TECHNOLOGIEN FÜR EINE ZUKUNFTSORIENTIERTE PRODUKTION

Durch eine noch hochwertigere Bestückqualität, ein fehlerfreierer Betrieb und ein schnelleres Rüsten wurden die Arbeitsabläufe optimiert...

ESSEMTEC UND HOSPICALL: AUSTAUSCH DER ALTEN FLX MIT DER NEUSTEN FOX BESTÜCKUNGS-TECHNOLOGIE

Das Wachstum und die erhöhte Qualitätsanforderungen führten zu den Überlegungen in einen neuen Bestücker zu investieren...

Essemtec USA an der SMTAI Messe Stand #516 in Rosemont, IL, USA

SMTA richtet die 20. jährliche internationale SMTA-Konferenz und -Ausstellung aus, die sich der Förderung der Elektronikfertigung und -montage...

Essemtec AG an der Productronica 2019 - Halle A3, Stand 218

Die Weltleitmesse für Entwicklung und Fertigung von Elektronik, 12. - 15. November 2109, Messe München

Essemtec - Industrie 4.0 – Erhalt der Wettbewerbsfähigkeit

Naturally adaptive 4.0 - Heutige und zukünftige Herausforderungen in der Elektronikindustrie - Bestückung, Dispensing und Lagermanagement Automation

Essemtec sagt Danke für Ihren Besuch an der SMTconnect 2019 in Nürnberg

Die Messe ging für Essemtec sehr erfolgreich zu Ende; konnte doch eine Rekordzahl von interessanten Leads generiert werden...

M.A.L. EFFEKT UND ESSEMTEC ENTWICKELN STRATEGIE GEGEN DEN LED PREISZERFALL

Eine der grössten Wachstumsbranchen in der Elektronik ist die LED-Technologie. Neuste Marktprognosen zeigen auf, dass 2019 über 33 Milliarden US...

VIDEOTON UND ESSEMTEC: GROSSE EMS FIRMA INVESTIERT IN FORTGESCHRITTENE DISPENSTECHNOLOGIE

Über die letzten zwölf Monate war Essemtec AG sehr erfolgreich im Erschliessen grosser EMS und Automotive Firmen in Europa...