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Mit Siplace X-Linien heute schon umgesetzt: High-Speed-Collect & Place-Bestückkopftechnologien, Leuchtklassenmanagement und LED-Pairing.
Mit einer angepassten Pipetten-Geometrie kann vermieden werden, dass LEDs an der Pipette kleben bleiben, wie z. B. durch Aussparungen.
Bowl-Feeder - die ideale LED-Zuführung der Bauteile für High-Volume-Anwendungen.
Der Bowl-Feeder auf einer Siplace X.

Elektronikfertiger, die von der rasant wachsenden Nachfrage nach LED-Produkten profitieren wollen und eine effiziente Lösung für die Bestückung von LEDs suchen, müssen bei der Evaluation einige technische Besonderheiten der LED-Komponenten berücksichtigen.

  • Unterschiedliche Leuchtklassen: LEDs variieren produktionsbedingt in ihrer Helligkeit. Um in einem LED-Feld eine gleichbleibende Helligkeit zu erreichen, müssen LEDs entweder vorsortiert geliefert, über die Bestückung zusätzlicher Vorwiderstände in ihrer Leuchtklasse angepasst oder gezielt gemischt werden – auch dies setzt eine Vorsortierung voraus.
  • Sensible Bauteiloberflächen: LEDs verfügen, je nach Bauart, über sensible Oberflächen, die im Bestückprozess nicht beschädigt werden dürfen.
  • Einsatz überlanger Leiterplatten: Für die Produktion von BLUs werden immer längere Leiterplatten (BLU-Stripes) eingesetzt, da auch die Displays immer größer werden.
  • Bauteilzuführungen und Bestückkopftechnologie: LEDs werden in hoher Stückzahl verarbeitet. Effiziente Bestücklösungen müssen daher über entsprechende Zuführsysteme und Bestückkopftechnologien für maximale Effizienz verfügen.
  • Bipolarität: Bei der Bestückung von LEDs muss die Polarität berücksichtigt werden.

Unterschiedliche Größe der LEDs: Die Größe von LEDs bei der BLU-Produktion ist grundsätzlich sehr unterschiedlich. Deshalb sollten die Bestückautomaten eine große Bandbreite an LEDs ohne Geschwindigkeitsverluste verarbeiten können.

Leuchtklassen-Management meistern

Aus produktionstechnischen Gründen verfügen selbst LEDs eines Wafers nicht über gleiche Eigenschaften. Insbesondere variiert die Leuchtintensität. LED-Bauelemente des gleichen Typs verfügen daher über einen weitere Information: die Leuchtklasse. Diese hat erhebliche Auswirkungen auf den Bestückprozess.

Will man in anspruchsvollen Applikationen – beispielsweise bei Hintergrundbeleuchtungen von PC-Monitoren oder in Anzeigentafeln von Automobilen – über ein Feld von LEDs eine gleichmäßige Helligkeit gewährleisten, so müssen nicht nur gleichartige Komponenten, sondern auch gleiche Leuchtklassen eingesetzt werden. Am einfachsten ist dies durch eine Vorsortierung nach Leuchtklassen sicherzustellen. Alternativ können LEDs unterschiedlicher Leuchtklassen über den Einsatz von vorgeschalteten Widerständen in ihrer Leuchtintensität angepasst werden.

All diese Alternativen lassen sich z.B. bei Siplace-Bestückautomaten bereits in der Basissoftware Siplace Pro verwalten und per Siplace Setup Center verifizieren. Mit der Software Siplace LED Pairing wird jetzt eine zusätzliche Lösung angeboten, die auf Basis einer Leuchtklassen- bzw. Widerstandsmatrix den erforderlichen Vorwiderstand softwaregestützt ermittelt. Kommt eine Komponente mit anderer Leuchtklasse zum Einsatz, stellt sich das Bestückprogramm automatisch um und fordert einen anderen Vorwiderstand für die Rüstung und Bestückung an.

Der Vorteil: Statt für alle Leuchtklassen unterschiedliche Bestückprogramme erstellen und pflegen zu müssen und mit manuellen Umstellungen das Fehlerrisiko zu steigern, verfügen die Automaten über ein softwaregestütztes, automatisiertes Leuchtklassen-Management.

Spezialpipetten für schonende Bestückung

LEDs gibt es in verschiedensten Formen und Größen. Für alle Standardanforderungen finden sich in der Siplace-Bauteilbibliothek auch die erforderlichen Pipetten für die entsprechenden LEDs. Über deren Formen ist sichergestellt, dass die extrem empfindlichen Oberflächen der optischen Linsen nicht beschädigt werden. Kommen neue LED-Formen zum Einsatz, muss sichergestellt sein, dass in kürzester Zeit Spezialpipetten zur Verfügung stehen. Die Bauteil-schonende Aufnahme über Unterdruck und die Einstellmöglichkeiten für die Bestückkraft bei der Bestückung der Bauteile auf den Leiterplatten sind weitere Features der Bestückautomaten, die eine qualitativ hochwertige LED-Bestückung unterstützen.

Leiterplatten bis zu 850 mm Länge

Die effiziente Fertigung von Back-Light-Units für große LCDs erfordert das Handling extrem langer Leiterplatten. Denn: Je länger die BLU-Stripes sind, desto kostengünstiger ist die Produktion großer LCDs. Mit der Long-Board-Option lassen sich auf den Automaten der X- und SX-Serie Stripes in Längen bis zu 850 mm im Mehrfachnutzen fertigen. Elektronikfertiger, die Stripes dieser Länge effizient bestücken können, haben im Kampf um lukrative Aufträge ein starkes Argument.

Schnelle Kombination

In der Massenfertigung von BLU-Stripes sind an einem Bestückautomaten zumeist nur LED-Komponenten und ein paar wenige Zusatzkomponenten wie Stecker zu rüsten. Viele Elektronikfertiger wollen die freie Stellplatzkapazität am Automaten sinnvoll nutzen, bei der Zuführung der LEDs auf Bowl-Feeder setzen und sich so durch den Einsatz von Schüttgut die Packaging-Kosten sparen und das Nachfüllen erleichtern.

Gerade in diesem Szenario spielen die rotierenden Collect & Place-Bestückköpfe ihre Vorteile aus und erweisen sich als deutlich effizienter als Gang-Pick-Bestückköpfe. Statt sich wie beim Gang Pick für jede Abholung einer LED bewegen zu müssen, verharren Revolverbestückköpfe wie der CP20 Speedstar oder der CPP Multistar in einer identischen Abholposition und nehmen die LEDs über die Rotation von Kopf und Pipetten auf. Die auf diese Weise minimierten Verfahrwege sichern eine maximale Aufnahmeleistung: So bestückt eine Siplace X4 110.000 LEDs pro Stunde und setzt damit einen Maßstab an Effizienz.

On-the-Fly-Polaritäts-Check

Der Einsatz von Schüttgut und Bowl-Feedern erzeugt jedoch eine weitere Herausforderung: die Polarität der LED-Komponenten. Moderne Visionsysteme, wie das Siplace-Digital-Vision-System, lösen diese Aufgabe on-the-fly: Die Bauteilkamera identifiziert das Bauteil und kann anhand der unterschiedlichen Formgebung der Anschlussmetallisierungen die Polarität erkennen. Die erfasste Orientierung des Bauteils wird mit der angeforderten Orientierung in den Bauteilbeschreibungsdaten verglichen, bei Abweichungen wird eine entsprechende Pipetten-Rotation veranlasst und deren Erfolg mit erneuten Aufnahmen der Bauteilkamera überprüft.

Der gesamte Prozess erfolgt auf dem Transportweg zwischen Bauteilzuführung und Bestückposition des Bauteils – also on-the-Fly und ohne Geschwindigkeitseinbußen im Bestückprozess.

LEDs werden immer größer

Weitgehend unbeachtet bei der Evaluation von LED-Bestücklösungen blieb bisher der Trend zu immer größeren LEDs. LED-Größen von 6 mm x 6 mm oder gar 8 mm x 8 mm werden bei vielen Herstellern den Einsatz von Hochgeschwindigkeitsköpfen unmöglich machen – einfach weil diese Bauteilgröße nicht mehr verarbeitet werden kann. Der Umstieg auf langsamere Köpfe aber gefährdet die Effizienz und Wettbewerbsfähigkeit in der Elektronikfertigung.

Mit dem CP20 Speedstar und dem CPP Multistar verfügt Siplace gleich über zwei extrem schnelle Bestückköpfe, die LED-Größen bis 8 m x 8 mm ohne Performance-Einbußen verarbeiten können.