Bei kleinen Losgrößen sind die kurzen Rüstzeiten ein besonderer Vorteil: Thomas Schulte-Brinker, Geschäftsführer von Becktronic (r.) und Karsten Lindenkohl, stellvertretender Produktionsleiter von Vossloh-Schwabe Lighting Solutions (l.)

Bei kleinen Losgrößen sind die kurzen Rüstzeiten ein besonderer Vorteil: Thomas Schulte-Brinker, Geschäftsführer von Becktronic (r.) und Karsten Lindenkohl, stellvertretender Produktionsleiter von Vossloh-Schwabe Lighting Solutions (l.) Becktronic

Ein wichtiger Schritt bei der Herstellung von Leuchten-Modulen ist das Löten der LEDs und Elektronikkomponenten auf die Leiterplatte als SMD-Komponenten. Dazu werden exakte konturenscharfe Pastendepots an definierten Stellen benötigt. Diese Pastendepots verschmelzen im anschließenden Lötprozess mit den Bauteilen und stellen neben der mechanischen auch die elektrische Verbindung sicher. Erreicht wird dies, indem sich die Leiterkarte ohne Absprung an die Schablone legt und im folgenden Schritt ein Bedrucken der Landeflächen erfolgt. Anschließend wird die Paste mit einem Rakel durch die Öffnungen gedrückt. Für ein einwandfreies Funktionieren des LED-Moduls muss die jeweils eingesetzte Lotpaste mit höchster Präzision und fehlerfrei aufgetragen werden. Ein wesentliches Qualitätskriterium ist dabei das exakte und gleichzeitige Auslösen der Paste aus der Schablone. Hier trennt sich die Spreu vom Weizen.

Konturenscharfe Abrisskanten

„Unsere neue BEC Directultra-Schablone ist mit einer Zugkraft von mehr als 50 N/cm2 gespannt und bietet daher ein besseres Auslöseverhalten der Paste als Schablonen mit geringerer Oberflächenspannung“, erläutert Thomas Schulte-Brinker, Geschäftsführer von Becktronic. Das heißt, die Paste bleibt dort wo sie hingehört, selbst bei sehr feinen Strukturen. Ziel ist das Drucken ohne Absprung, und nur eine perfekt gespannte Schablone erzielt konturenscharfe Abrisskanten. Durch das exakte Niveau der Schablone wird dies sichergestellt.

Der neue Schablonentyp ist momentan eine der dünnsten und stabilsten direktverklebten Hochpräzisionsschablonen im Markt. Die Schablone ist nahtlos mit einem Flachprofilrahmen aus Edelstahl verbunden und vereint so die Vorteile von Schnellspann- und Rahmenschablonen in einer Lösung. Die Direktverklebung hält beispielsweise bei 100 µm Blechdicke eine Belastung von etwa 100 kg aus. Ein konventionelles Gewebe würde sich hier überdehnen. Damit ist eine Positionsgenauigkeit der zu druckenden Aperturen von ± 5 µm über den gesamten Druckbereich gegeben.

Energieeffiziente Lichtquellen

Im Jahr 2015 begingen die Vereinten Nationen das „Internationale Jahr des Lichts“. Ziel war es, an die Bedeutung von Licht als elementare Lebensvoraussetzung für Menschen, Tiere und Pflanzen hinzuweisen und daher auch als zentraler Bestandteil von Wissenschaft und Kultur erinnern. Wissenschaftliche Erkenntnisse über Licht erlauben ein besseres Verständnis des Kosmos, führen zu besseren Behandlungsmöglichkeiten in der Medizin und zu neuen Kommunikationsmitteln. In diesem Zusammenhang sollte auch die Entwicklung von günstigen, energieeffizienten Lichtquellen angeregt werden, auch mit Blick auf den Einsatz in Entwicklungsländern. Hier bietet sich die LED an, schließlich lässt sich damit der Stromverbrauch um 80 Prozent senken, bei einer Lebensdauer von mehreren 10 000 Stunden.

Der aktuelle Schablonentyp BEC Directultra ist momentan eine der dünnsten und stabilsten direktverklebten Hochpräzisionsschablonen im Markt, verspricht Becktronic.

Der aktuelle Schablonentyp BEC Directultra ist momentan eine der dünnsten und stabilsten direktverklebten Hochpräzisionsschablonen im Markt, verspricht Becktronic. Becktronic

Von den vorteilhaften Eigenschaften profitiert auch Vossloh-Schwabe Lighting Solutions. „Da wir in Kamp-Lintfort nur Muster und Kleinserien im SMT-Bereich fertigen, haben wir notgedrungen ein ziemlich großes Schablonenarchiv“, erklärt Karsten Lindenkohl, stellvertretender Produktionsleiter von Vossloh-Schwabe Lighting Solutions. „Dank der geringeren Profilhöhe des neuen Schablonentyps von 10 mm gegenüber konventionellen 30 bis 40 mm, können wir so etwa zwei Drittel des Platzes sparen, den wir sonst zum Archivieren benötigen.“

Speziell bei geringen Blechstärken unter 100 μm ist die Hochpräzisionsschablone das Mittel der Wahl, denn das Ausreißen von Lochperforationen gehört mit diesen Schablonen der Vergangenheit an. Des Weiteren ist die neue Lösung im Gegensatz zu Schnell-Spannschablonen knickunempfindlich und hat keine scharfen Kanten. Mit nur etwa 2 kg Gewicht wiegt die neue Schablone weit weniger als die Hälfte eines konventionellen Schnellspannrahmens und hat bei einem Schablonenformat von 584 mm x 584 mm (23″ x 23″) einen außergewöhnlich großen Rakelbereich von 524 mm x 524 mm. Die hohe Zugkraft bleibt über die gesamte Lebensdauer der Schablone stabil, denn es gibt lediglich eine Klebeverbindung, ohne weitere Komponenten wie Gewebe mit Siebfüller.

Kurze Rüstzeiten für schnellen Schablonenwechsel

„Aufgrund unserer kleinen Losgrößen müssen wir häufig mehrmals pro Schicht die Schablonen wechseln, mit dem neuen Schablonentyp ist das schnell erledigt“, freut sich Lindenkohl. „Außerdem gibt es keine scharfen Kanten an denen sich die Bediener verletzen können.“ So gestaltet sich die Handhabung und Lagerung einfach und sicher. Ein Spannrahmen ist nicht erforderlich und eine Wartung daher überflüssig.

Durch die Muster- und Kleinserienfertigung hat Vossloh ein recht großes Schablonenarchiv. Durch die sehr geringe Profilhöhe der Hochpräzisionsschablone lässt sich etwa zwei Drittel des Archivplatzes einsparen.

Durch die Muster- und Kleinserienfertigung hat Vossloh ein recht großes Schablonenarchiv. Durch die sehr geringe Profilhöhe der Hochpräzisionsschablone lässt sich etwa zwei Drittel des Archivplatzes einsparen. Becktronic

Die Verklebung der Bleche geschieht mit einem Zweikomponenten-Epoxikleber und ist nach der Aushärtung resistent gegen alle getesteten Reiniger, sogar gegen Ultraschall und damit sehr stabil. Ist eine Reinigung vor dem Lötprozess erforderlich, sorgt die direkte Verklebung mit dem Rahmen dafür, dass dies schnell und einfach möglich ist. Bei einem Gitternetz hängt die Lotpaste häufig im Netz und es gestaltet sich schwierig, sie daraus zu entfernen. Bei der neuen Schablone genügt es, ein- oder zweimal mit einem Lappen drüber zu wischen und die Schablone ist sauber.

„Die Kosten der neuen Schablone sind vergleichbar mit denen von konventionellen Schablonen“, freut sich Lindenkohl. „Dabei hält sie wesentlich mehr aus, handhabungsbedingte Defekte wie Dellen und Knicke können so gut wie ausgeschlossen werden.“ Der Lichttechnikspezialist ist so in der Lage, deutlich kostengünstiger und effizienter als mit der klassischen Lösung zu produzieren. Zusätzlich profitiert er von kurzen Rüstzeiten, die sich bei häufigem Schablonenwechsel bezahlt machen.

SMT Hybrid Packaging 2016: Halle 7, Stand 124

Saubere Aperturen

Soll ein LED-Modul einwandfrei funktionieren, muss die Lotpaste beim Löten von LEDs und Elektronikkomponenten auf die Leiterplatte mit hoher Präzision und fehlerfrei aufgetragen werden. Wesentliches Qualitätskriterium ist dabei das exakte und gleichzeitige Auslösen der Paste aus der Schablone. Dank hoher Oberflächenspannung gelingt dies mit der Hochpräzisionsschablone BEC Directultra besser als mit herkömmlichen Schablonen, die eine geringere Oberflächenspannung aufweisen.