Wie auf Händen getragen

Die meist hohe Packungsdichte von Komponenten auf beidseitig bestückten Baugruppen zwingt den Anwender, nach einem geeigneten Handlingsystem zum Weitertransport entlang der Fertigungskette zu suchen. Dabei stellt sich die Frage, wie und wo sich die Leiterplatte am sinnvollsten stützen lässt, da durch die Packungsdichte kaum mehr freie Stellen für den Einsatz von herkömmlichen Unterstützungswerkzeugen vorhanden sind. Auch bei geringer Packungsdichte in Mehrfachnutzen hat die SMT-Fachkraft oft diese schwierige Aufgabe zu lösen, da entweder eine große Anzahl von Stiften nötig ist oder die Bauform der Einzelstifte zu groß im Durchmesser ist, um eine wirksame Unterstützung der Einzelteile sicherzustellen.

Das Stellen der Stifte unter der Leiterplatte ist somit sehr zeitaufwändig. Bei ungenauer und ungenügender Positionierung oder auch beim möglichen Bestückversatz führt es zu undefinierten Formen der Lotpastendepots oder sogar zu Beschädigungen an der elektronischen Baugruppe. Wie lässt sich jedoch eine kosteneffiziente Fertigung realisieren und gleichzeitig die Rüst- und Linienstillstandzeiten minimieren? Faktoren sind dabei nicht nur die zuverlässige Leiterplattenunterstützung als solche. Vielmehr geht es auch darum, dass der Anwender jederzeit die Baugruppe reproduzierbar einrichten kann, ohne dass dabei Bauteilbeschädigungen möglich sind. Um Baugruppen intelligent zu stützen, hat LTC Laserdienstleistungen das Variogrid-System konzipiert: Es passt sich behutsam der Oberflächentopologie der zu bestückenden Leiterplatte oder auch der gesamten elektronischen Baugruppe an.

Leiterplatten wie auf Wolken getragen

Mit dem Einsatz des innovativen Variogrid-Unterstützungssystems entfällt der aufwändige Rüstprozess. Das System besteht aus einem modularen Rasterfeld mit Unterstützungsstiften, die sich automatisch und luftgefedert der Baugruppenunterseite, einschließlich der Komponenten, anpassen und danach geklemmt werden. Die Baugruppe ist dadurch optimal unterstützt, und das, ohne die Taktzeit der Linie zu beeinflussen. Dabei beträgt die luftgefederte Hebung des Systems weniger als 2 g für den einzelnen Unterstützungsstift und ist somit absolut einzigartig auf dem Markt. Beschädigungen an Bauteilen durch zu viel Kraft, wie bei herkömmlichen Systemen, sind hier ausgeschlossen. Das Ausfahren und die Klemmkraft der Unterstützungsstifte lassen sich überdies individuell einstellen, um jedem Anwendungsfall gerecht zu werden. Da das Unterstützungssystem permanent im Drucker verbleibt, ist es auch zum Bedrucken von einseitig zu bestückenden Leiterplatten geeignet.

Die Variogrid-Module sind je nach Länge mit bis zu 188 Unterstützungsstiften ausgestattet, die in einem Raster von nur 11 mm angeordnet sind. Jeder Stift deckt somit eine Fläche von 1,21 cm² ab. Das beste vergleichbare Mitbewerberprodukt erreicht eine Abdeckung von lediglich 2,28 cm². Daher ermöglicht das Variogrid-System die auftretenden Kräfte in Pastendrucksystemen deutlich besser zu verteilen, als konventionelle Systeme es zu tun vermögen. Zudem kann es auch dünne oder auch stark ausgefräste und damit instabile – weil sehr biegsame – Baugruppen unterstützen und ermöglicht so eine optimale Wiederholbarkeit des Pastenauftrags. Zum Vergleich: Es kommt damit einem CNC-bearbeitetem Drucknest am nächsten, aber mit deutlich höherer Flexibilität.

Stets die passende Unterstützung

Es gibt zwei Modi der Leiterplattenunterstützung. Im Automatik-Modus stellen sich die Stifte bei jeder einzelnen Baugruppe neu auf und schließen so eventuelle Probleme durch Bestückversatz aus. Im manuellen Modus werden die Stifte bei der ersten Baugruppe gestellt und bleiben in dieser Position geklemmt, bis eine neue Baugruppe eingelernt wird. Auch sind unterschiedliche Module erhältlich. Alle Module haben eine bauartbedingte Mindesthöhe und lassen sich durch Unterbauten an die verschiedensten Arbeitshöhen anpassen. Neben dem Einsatz im Pastendrucker und im Bestückautomaten eignen sich die Systeme sowohl für Inspektionssysteme wie AOI und ICT als auch Handbestückungs-Arbeitsplätze.

Der Einsatz einer Leiterplattenunterstützung in Bestückautomaten hilft, auftretende Vibrationen beziehungsweise Schwingungen zu vermeiden. Sie begünstigen ein Verdrehen von Bauteilen, was sich wiederum negativ auf das Lötergebnis auswirkt. Mit Fiberflex und Softcone stehen zwei weitere Werkzeuge zur Verfügung. Beide Systemmodule lassen sich ohne Installationsaufwand einsetzen: Sie werden einfach unter der Baugruppe platziert und durch Magnete am Arbeitstisch fixiert. Der große Unterschied zu herkömmlich platzierten Pins: aufwändiges Positionieren entfällt und durch die deutlich größere Fläche wird die Baugruppe in Position gehalten. Reparatur- beziehungsweise Ausfallkosten von Produkten lassen sich auf diese Weise minimieren. Durch die homogene Flächenstützfunktion können die Stützwerkzeuge großflächig Störschwingungen eliminieren, selbst bei filigransten Leiterplatten.

Der Grundkörper eines Fiberflex-Moduls besteht aus einem leitfähigen Kunststoff auf denen die feinen Borsten aufgebracht sind. Diese bestehen aus Naturfasern die mit ESD-Fasern angereichert sind und sich somit in ESD-relevanten Bereichen einsetzen lassen. Das Stützwerkzeug ist selbstrückstellend und dreidimensional flexibel, wodurch es sich jedem Bestückungsrelief anpassen kann. Die Modulhöhen decken einen Bereich von 32 mm bis hin zu 150 mm ab. Durch die Kombination von Standardbody und individuellem Präzisionsaufbau ist jede gewünschte Arbeitshöhe machbar. Bei den Softcone handelt es sich um leitfähige Polymer-Kegel auf Dämpferbasis, die dreidimensional verdrängungsfreundlich sind, egal ob punktuell oder flächig. Zudem sind sie flächenstabil und selbstrückstellend, wobei sie über eine Verdrängungstiefe von 8 mm verfügen. Auf einem stabilen Aluminiumprofil aufgebaut, sind sie ebenfalls in sämtlichen Arbeitshöhen ab einer Höhe von 32 mm zu haben. Überdies sind Module auf Wunsch in beliebigen Längen (je 100 mm) lieferbar.

SMT Hybrid Packaging 2013, Halle 6, Stand 420

(mrc)