Mehr Flexibilität beim Lotpastendruck in der SMT-Fertigung

In der Elektronikfertigung jagt eine Innovation die nächste: Immer kleinere Elektronikprodukte, individuelle Kundenwünsche, vor allem aber Digitalisierungsstrategien mit einem hohen Bedarf an automatisierten Prozessen rütteln an altbewährten Fertigungsabläufen. Direkte Auswirkungen hat diese Tendenz indes nicht nur bei SMT-Fertigern selbst. Auch die Entwicklung von Lotpastendruckern muss sich diesen veränderten Marktbedingungen beugen: „Elektronikfertiger möchten, sie müssen sogar in der Lage sein, ihre Integrated Smart Factory individuell zu konfigurieren, um wettbewerbsfähig bleiben zu können. Dazu gehört Flexibilität und die Option, herstellerunabhängig automatisieren zu können“, kommt Jens Katschke, Senior Process Solutions Manager bei ASMPT, zum entscheidenden Punkt. Das gelte nicht zuletzt für den Lotpastendruck. Faktoren wie Geschwindigkeit, Prozessstabilität und Positioniergenauigkeit spielen hier nach den Worten Katschkes immer häufiger eine tragende Rolle dafür, ob die neuen Herausforderungen gemeistert werden können.

Variantenreichtum verändert Lotpastendruck Gründe, weshalb sich auch ASMPT beim Thema Lotpastendruck ganz besonders engagiert. So hatte der Hersteller kürzlich ein neues Modell mit der Bezeichnung DEK TQ L auf den Markt gebracht, das Boards von bis zu 600 x 510 Millimeter Größe verarbeiten kann und so das Produktionsspektrum in der SMT-Fertigung merklich erweitert.

Durch ihre Geschwindigkeit, Prozessstabilität und Positioniergenauigkeit hat sich die Druckerplattform DEK TQ bereits seit längerem in einer führenden Marktposition etabliert. Mit einer Ausrichtungsgenauigkeit von ±12,5 µm @ 2 Cmk und einer zertifizierten Nassdruckgenauigkeit von ±17,0 µm @ 2 Cpk zählen die DEK TQ Lotpastendrucker heute zu den präzisesten auf dem Markt. Das erweitert den Einsatzbereich auf 0201 (metrisch) Bauelemente und modernste Ultra-Fine-Pitch-Anwendungen: Obwohl der DEK TQ L deutlich größere Platinen bedrucken kann als das Modell DEK TQ, benötigt der neue Lotpastendrucker nur unwesentlich mehr Platz. „Schon diese geringere Stellfläche von 1,3 x 1,5 Metern (DEK TQ: 1,0 x 1,3 Meter) erschließt mehr Möglichkeiten dafür, die Produktion bedarfsgerecht skalieren zu können“, so Katschke weiter. Spitzenwerte erreiche der DEK TQ L auch in puncto Geschwindigkeit: Die Kernzykluszeit im dreistufigen Transport betrage nur maximal 6,5 Sekunden. Alle DEK TQ Drucker lassen sich auch im Back-to-Back-Verbund mit jeweils zwei Maschinen aufstellen. Katschke: „So können Elektronik-Produzenten bei Bedarf die Druckkapazität sofort verdoppeln, ohne die Produktionslinie zu verlängern.“

Neues Format, mehr Produktionsoptionen

Neue Freiheitsgrade in der Produktion schafft der nun vorgestellte Lotpastendrucker vor allem durch sein erheblich vergrößertes Druckformat: Er verarbeitet bis zu 600 x 510 Millimeter große Platinen. Das entspricht einem Zuwachs von 90 Prozent gegenüber dem DEK TQ. Der bedruckbare Bereich ist beim DEK TQ L mit 560 x 510 Millimeter um mehr als 78 Prozent gewachsen. „Mit dem größeren Formatspektrum können unsere Kunden deutlich mehr Branchen ansprechen und beispielsweise auch Aufträge aus den Bereichen Automotive oder Aerospace akquiriert werden. Dabei hilft unter anderem auch die dreistufige Transportmöglichkeit: Statt eines großen Substrats kann der DEK TQ L auch drei kleinere mit bis zu 300 Millimeter Länge pro Zyklus verarbeiten: „Während ein Board bedruckt wird, fährt der Drucker gleichzeitig das zuvor bearbeitete heraus und lädt bereits das nachfolgende“, erklärt der ASMPT-Experte.

Off-Belt-Antrieb und flexible Unterseitenreinigung

Hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit, Präzision und Wiederholgenauigkeit erreicht ASMPT durch den durchgehenden Einsatz von Linearmotoren. Schnell und individuell anpassbar wird die DEK TQ Plattform zudem durch einen weiterentwickelten Druckkopf sowie die von ASMPT entwickelte NuMotion-Steuerung mit Glasfaserverkabelung. Das innovative DEK TQ Klemmsystem passt sich der Leiterplatten-Geometrie an und garantiert damit stets optimale Ergebnisse.

Flexibel anpassbar ist auch das Hochgeschwindigkeits-Unterseitenreinigungssystem. Es arbeitet ebenfalls mit unabhängigen Linearantrieben – und zwar bis zu doppelt so schnell wie herkömmliche Systeme. Je nach Leiterplattengröße lässt sich das Reinigungssystem mit drei unterschiedlich großen, rasch und unkompliziert wechselbaren Vliesrollen mit 11 oder 22 Meter Länge bestücken. Die Rollenbreite kann schnell und einfach per Knopfdruck eingestellt werden.

Unterbrechungsfreie Produktion

Die 22-Meter-Vliesrolle und der Sieben-Liter-Reinigungsmitteltank tragen ebenfalls dazu bei, dass die Drucker der DEK TQ Plattform bis zu mehr als zwölf Stunden, also eine komplette Schicht, ohne Bedienereingriffe produzieren können. Das Pivot-Design sorgt für einen perfekten koplanaren Kontakt mit der Schablonenunterseite und damit für maximale Reinigungsqualität. Katschke: „Wir haben den Reinigungsmittelverbrauch durch selektive Anwendung deutlich reduziert. Das Mittel wird per Dispenser von oben aufgetragen, und zwar nur im Bereich der zu verarbeitenden Leiterplatte.“

Um manuelle Eingriffe zugunsten weiterer Flexibilität weiter minimieren zu können, ist ein optionales Pastenmanagement erhältlich. Dieses arbeitet laut Katschke mit automatischem Pastenspender und integrierter Pastenhöhenkontrolle mit individuell konfigurierbaren Warn- und Stoppschwellen. Ebenfalls optional erhältlich ist ein Dual Access Cover für den unterbrechungsfreien Druck: Die Lotpastenkartusche kann damit über ein seitlich verschiebbares Haubenteil im laufenden Betrieb gewechselt werden.

Wer sich für das Zusatz-Feature Smart Pin Placement entscheidet, kann ebenfalls mit weniger manuellen Eingriffen produzieren. Dabei werden Unterstützungs-Pins (4 mm und 12 mm Durchmesser) programmgesteuert und voll automatisch gesetzt. Beim DEK TQ L fasst das Magazin bis zu 60 Pins. Ein Novum und essenzielles Feature in der Branche: Nach dem Setzen der Pins wird automatisch die Pinhöhe und -position verifiziert. So lässt sich verhindern, dass ein einzelner Pin die gesamte Baugruppe beschädigt, weil er beispielsweise aufgrund von Verschmutzungen auf dem Tisch minimal erhöht steht.

Offene, standardisierte Schnittstellen

Aber auch auf Softwareebene setzt ASMPT auf offene, herstellerunabhängige und problemlos nachrüstbare Systeme. Dafür bietet der Technologieführer ein umfangreiches Portfolio, etwa die Smart Shopfloor Management Suite WORKS inklusive WORKS Command Center zur intelligenten, Skill-orientierten Bedienersteuerung, standardisierte Schnittstellen und Protokolle, zum Beispiel IPC-HERMES-9852 sowie IPC-CFX für Prozessdaten, oder fabrikweites Asset- und Maintenance-Management mit Factory Equipment Center. Die offenen Software-Interfaces bilden ebenso die Grundlage für die Kommunikation mit Drittanbieter- oder IT-Systemen wie Manufacturing-Execution-Systemen (MES). Die Programmierung für Druckaufträge kann via WORKS komplett offline erfolgen. Wer SIPLACE Maschinen von ASMPT in seiner Fertigung einsetzt, kann alle wichtigen Parameter von den Bestückautomaten direkt in die Programmierung des Lotpastendruckers übernehmen.

SPI-Systeme für die intelligente Qualitätssicherung

Mit dem SPI-System Process Lens, kombiniert mit der Software WORKS Process Expert, bietet ASMPT eine ideale Ergänzung zum DEK TQ L. Über dieses innovative Expertensystem erhält der Lotpastendrucker in Echtzeit ein kontinuierliches Feedback über die Druckqualität. So entsteht ein vollkommen autonom arbeitendes System, das Druckprozesssteuerung und -optimierung selbstständig übernimmt und sogar die Unterseitenreinigung bedarfsorientiert regelt. Katschke erklärt: „Sie erfolgt dann nicht mehr nach einem starren Schema, sondern wird nur dann durchgeführt, wenn das Qualitätssicherungssystem aus seinen Messdaten erkannt hat, dass der Reinigungszyklus auch wirklich notwendig ist. Sogar Prozessdaten von Drittanbietersystemen lassen sich einbinden, zum Beispiel AOI-Anlagen am Ende der Linie.“

Open Automation für maximale Flexibilität

Zahlen und Fakten, die allesamt auf die neuen Anforderungen in der Elektronikfertigung einzahlen. „Heute gleicht keine SMT-Fertigung der anderen. Demensprechend vielfältig und individuell sind auch die Anforderungen in der Industrie“, so Katschke weiter. Dafür hat ASMPT mit Open Automation ein offenes Automatisierungskonzept ins Leben gerufen. Das Prinzip: Der SMT-Technologieführer überlässt es seinen Kunden, ob und inwieweit sie ihre Fertigung automatisieren möchten. So bietet ASMPT auch in Sachen DEK TQ L ein hochflexibles Konzept, das eine schrittweise und bedarfsgerechte Automatisierung unter ROI-Gesichtspunkten ermöglicht: „Die vielfältigen Automatisierungsoptionen unserer DEK TQ Druckerplattform der neuen Generation bieten ihnen genau diese Möglichkeit.“