Bildergalerie
XH1-Siebdrucksystem für die Hybridtechnik
Gerd Krause, Produktmanager für den Bereich Hybrid und Solar
Das Schnellspannsystem der XH1 von Ekra

Seit nunmehr 35 Jahren steht Ekra für die Herstellung von Sieb- und Schablonendrucksystemen, alle „made in Germany“. Eine besondere Stärke der Bönnigheimer ist auch die Entwicklung von Einzellösungen und Technologien zum Bedrucken von Keramiksubstraten.

Keramik statt FR4

Zur Fertigung elektronischer Baugruppen gibt es neben der klassischen SMD-Technik die Dickschicht-Hybridtechnik. Hybride sind Schaltungen mit gedruckten Leiterbahnen, Widerständen und Kapazitäten sowie zusätzlich bestückten aktiven und passiven Bauteilen auf einem Aluminiumoxidkeramik-Substrat. Solche Hybrid-Schaltungen kommen hauptsächlich dort zum Einsatz, wo eine hohe Zuverlässigkeit gefordert wird, denn der Vorteil von Keramik im Vergleich zu FR4 ist, dass es hohen Temperaturschwankungen und extremen Umweltbelastungen standhält. Einsatzgebiete sind die Steuerungs- und Sensortechnik im Automobilbau, wie z. B. bei ABS- und ESP-Systemen oder die Sensorik in der Luft- und Raumfahrttechnik und Medizintechnik.

Gemeinsam zu mehr Automatisierung

Gerd Krause, Produktmanager im Bereich Hybrid und Solar, erinnert sich an mehrere Kundenprojekte und deren Anforderungen. Die Ausgangssituation war immer ähnlich. Der Prozess des häufigen Produktwechsels sollte schneller und genauer erfolgen. Bisher war die Fertigung durch den Siebwechsel unterbrochen, bis das Sieb eingerichtet war. Zudem beanspruchten Probedrucke und das Nachjustieren des Siebes sehr viel Zeit. Dieser zusätzliche Zeitaufwand musste künftig wegfallen. Insgesamt sollte der Prozess höher automatisiert und einfacher zu bedienen sein.

„Auf diese Anforderungen haben wir reagiert,“ so Krause. „Hier war es uns wichtig, dass wir zusammen mit unserem Kunden eine perfekte Lösung erarbeiten. Mit Produktmanagern und Bedienern gehen wir während des gesamten Entwicklungsprozesses in Feedbackgespräche. Nur so können wir eine optimale Lösung vorstellen – das ist unser Anspruch. Auch nach der Auslieferung und Inbetriebnahme eines Siebdrucksystems ist dieser Austausch zwischen Ekra und dem Kunden noch lange nicht beendet“, so Gerd Krause.

Durchdachte Produktlösungen

Für hohe Anforderungen entwickelte Ekra neben anderen Hybriddrucksystemen das automatische Siebdrucksystem XH1. Dieser Siebdrucker zeichnet sich als Highend-Lösung für das Bedrucken von Keramiksubstraten durch extreme Schnelligkeit, höchste Präzision, eine hohe Durchsatzrate und ein automatisches Einrichten aus. Die Positioniergenauigkeit beträgt +/-12 Mikrometer bei 6 Sigma mit einer Taktzeit von weniger als 3,2 s inklusive Druck.

Durch das vollautomatische Einrichten beträgt die Einrichtzeit weniger als 1 Minute. Im Vergleich dazu  benötigen konventionelle SMT-Siebdrucksysteme bis zu 10 Minuten. Durch diese immense Verkürzung der Einrichtzeit kann die Uptime der gesamten Linie deutlich erhöht werden.

„Die Maschine ist das einzige Siebdrucksystem speziell für Hybride, welches zusätzlich die intelligente Funktion des automatischen Einrichtens hat, ohne dass der Benutzer nachjustieren muss. Bereits nach einem Jahr im Markt konnte sich das XH1-Siebdrucksystem schon fest etablieren“, erklärt Gerd Krause.

Vorteile der kurzen Einrichtzeit

Durch die kurze Einrichtzeit ist dieses System wesentlich schneller und es entstehen keine Fehldrucke. Es muss damit keine zusätzliche Zeit mehr für Korrekturen aufgebracht werden, was am Ende eine Gesamtkostenreduzierung für den gesamten Prozess zur Folge hat.

Über die rein optische Positionierung der Keramiksubstrate entfällt das sogenannte Chipping, die Splitterbildung am Substrat. Da weder Anschläge noch Führungen in dem Drucknest zum Einsatz kommen, wird das Substrat ohne jegliche mechanische Belastung prozessiert. Somit können auch dünne und empfindliche Materialien verarbeitet werden. Was das Handling sensibler Substrate betrifft, kann Ekra vom Know-how aus dem Solarbereich der Asys-Gruppe profitieren und einige Prozesse dadurch auf höchstem Niveau weiterentwickeln.

Ein weiterer Vorteil ist die kurze Einarbeitungszeit des Bedieners. Während bei anderen Maschinenherstellern für den Druckprozess meist ein Einrichter und ein Bediener nötig waren, ist bei diesem Drucker nur noch eine kurze Einweisung für den Bediener nötig, da das ganze System vollautomatisch abläuft.

„XH1-Siebdrucker-Kunden und vor allem die Bediener sind begeistert. Am Anfang reagierten viele noch mit Skepsis auf die neue Lösung. Sie konnten sich nicht vorstellen, dass keine Zwischenschritte und kein Nachjustieren mehr nötig sind. Mit der ersten Anwendung waren diese Bedenken schnell verschwunden. Ein Kunde schilderte uns sogar den Fall, dass seit dem Erwerb der Maschine die meisten seiner Bediener am liebsten nur noch an diesem Siebdrucksystem arbeiten würden, ganz einfach aufgrund der einfachen Bedienung,“ so Gerd Krause.

Zukünftige Entwicklungen

Seit Anfang 2010 ist ein deutlicher Aufschwung im Hybridsektor zu erkennen. Als einer der großen Hybriddruckeranbieter hat Ekra auch 2011 das Ziel diese Position weltweit weiter auszubauen. Der nächste Schritt ist die Entwicklung des Siebdruckers XH2. Dieser soll den Anwendungsbereich der Hybriddrucksysteme weiter vergrößern. Während bei dem XH1 Siebdrucker die Substrate mittels kameragesteuerter Kantenpositionierung ausgerichtet werden können, wird dies beim XH2-Siebdrucker durch ein frei verfahrbares Kamerasystem möglich sein. Die absolute Position der Kamera wird über Glasmaßstäbe erfasst. Zusätzlich kann die Positionierung auch über Fiducials und synthetischen Marken erfolgen.