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Der Betriebsleiter 7-8/2019

Der Betriebsleiter 7-8/2019

VORSICHT, SENSIBEL!

VORSICHT, SENSIBEL! MONTAGE UND HANDHABUNG Die Herstellung und Bestückung von empfindlichen Leiterplatten stellt hohe Anforderungen an die Handhabung. Material, Vakuum-Erzeugung wie auch die Saugergeometrie müssen trotz kurzer Taktzeiten und chemischer Prozesse die empfindlichen Platinen sicher heben, halten und positionieren. Digitale Fabriken und smarte Häuser, kollaborative Roboter und Elektroautos – die Trends der vergangenen Jahre hätten sich nicht so entwickeln können, wenn ein entscheidendes Verbindungselement fehlen würde: die Leiterplatte. Bis am Ende aber eine fertige Leiterplatte vom Band läuft, braucht es eine Vielzahl von Fertigungsschritten, in denen oftmals Vakuum für die Handhabung oder als Prozessmedium eingesetzt wird. Die einzelnen Prozessschritte stellen ganz unterschiedliche An - for derungen an die Vakuumtechnik, die in die Expertise der J. Schmalz GmbH fallen. Die J. Schmalz GmbH hat darauf passende Antworten. Die Herstellung der Leiterplatte ist im Prinzip eine Aneinanderreihung verschiedener photochemischer Verfahren. Als Rohmaterial kommt oft kupferkaschiertes Glasfasergewebe zum Einsatz. Schmalz-Flachsauggreifer der SGON-Familie nehmen das dünnschichtige Rohmaterial schonend auf und legen es für den ersten wichtigen Bearbeitungsschritt bereit: das Bohren der Kontaktierungslöcher. Diese werden später verkupfert, um eine leitfähige Verbindung durch das Trägermaterial zu schaffen. Autor: Andreas Dölker, Leiter Unternehmenskommunikation, J. Schmalz GmbH, Glatten AUFTRAGEN DER LEITERZÜGE Nach dieser Materialvorbereitung werden die Leiterzüge mithilfe einer sogenannten Strukturmaske und Laser-Belichtungsanlagen vordefiniert. Ein fotosensitiver Film wird aufgebracht. Um dabei die Kontaminationsgefahr zu reduzieren, stehen die Laminier- und Belichtungsanlagen in Reinräumen mit Gelblicht. „Der Gelbfilter sorgt dafür, dass die spektral empfindlichen Fotolacke nicht ungewollt belichtet werden und damit aushärten“, verdeutlicht Christian Stoisser, zuständig für das internationale Branchen- und Key Account Management Elektronik bei Schmalz. Nasschemische Prozesse legen letztlich die Leiterzüge frei. Dazu werden zunächst – ähnlich wie bei der Siebdrucktechnik – die unbelichteten Bereiche ausgewaschen, um diejenigen Kupferflächen freizulegen, die später keine Leitungsfunktion haben. Während ein Film die späteren Leiterbahnen schützt, löst eine saure Ätzlösung das freigelegte Kupfer auf. Der anschließende Bearbeitungsschritt entfernt den ausgehärteten Film mithilfe von Temperatur und alkalischer Lösung und legt somit die endgültigen Kupferleitbahnen frei. Diese Prozesse laufen meist vollautomatisch ab. „Die eingesetzte Handhabungstechnik muss daher nicht nur zuverlässig arbeiten, sondern darf auch die aktiven und damit sensitiven Bereiche der Leiterplatte nicht berühren“, erklärt Stoisser. Um die Leiterplatten am äußersten Rand sicher zu greifen, bietet Schmalz Sauger mit einem Durchmesser von weniger als 15 mm an. „Wir ergänzen die Flach- und Balgsauger der Produktfamilien PFYN und FSGA in der Regel mit unseren FSTIm-Federstößeln, um eventuelle Höhenunterschiede auszugleichen“, begründet Stoisser. Alternativ empfiehlt der Vakuum-Experte auch den Flachsauggreifer SGON, der dank kleiner Stützflächen an der Unterseite trotz hoher Saugkraft bleibende Verformungen zuverlässig verhindert. Neben der Frage, an welcher Stelle und mit welcher Kraft die Leiterplatte angesaugt wird, spielt auch das Material des Saugers eine wichtige Rolle. „Entsprechend der verschiedenen chemischen Prozesse muss es beständig sein und darf keine Abdrücke hinterlassen“, betont Stoisser. Schmalz fertigt daher die Komponente S2 SUPPLEMENT 2019

01 Der Strömungsgreifer SCG verfügt über eine flexible Dichtlippe mit der er Höhenunterschiede auf der Leiterplatte ausgleicht unter anderem aus dem abdruckarmen HT1- Material oder aus NBR-ESD, einem Material zur sicheren elektrostatischen Entladung für Vakuum- Sauggreifer. Dieses ist karbonfrei und verfügt über einen spezifischen Widerstand für den kontrollierten Potenzialausgleich. HOHE TAKTZEITEN UND GENAUE POSITIONIERUNG Für eine energieeffiziente Vakuum-Erzeugung sorgen die Kompaktejektoren der SCPM- Baureihe, die Schmalz auch mit IO-Link- Schnittstelle anbietet. „Die Ejektoren stellen in Sekundenbruchteilen ein hohes Vakuum zur Verfügung. Gepaart mit seinen schnellen Ventilschaltzeiten ermöglicht der SCPM Taktzeiten von mehr als 200 Takten in der Minute“, erläutert der Branchen- und Key Account Manager. Die SEKUNDENSCHNELL BAUEN DIE EJEKTOREN EIN HOHES VAKUUM AUF automatische Luftsparfunktion unterstützt den Anwender ebenso dabei wie die integrierte Energie- und Prozesskontrolle, den gesamten Prozess nachhaltiger zu gestalten. Diese Vorteile kommen auch bei der Bestückung der Leiterplatten zum Tragen, um Widerstände, IC-Chips (Integrated Circuit), Kondensatoren aber auch Schnittstellen jeglicher Art je nach Anforderung und Layout präzise auf der Leiterplatte zu fixieren. Aufgrund der Vielzahl an unterschiedlichen Bauteilen, deren Geometrien und Eigenschaften, sind die Anforderungen an die Vakuumtechnik in punkto Taktzeiten und Positioniergenauigkeit hoch. „Im Laufe des Prozesses unterstützt die Vakuumtechnik die optische Inspektion, das Zuführen der unbestückten Platine in den Bestückungsprozess oder den Transport der fertigen Platine zu Funktionstest und Verpackung“, weiß Stoisser. Auch bei der Versorgung der Bestückungsautomaten kommt Vakuumtechnik zum Einsatz. „Sei es für die Blistergurte auf Rollen oder die Zuführung von Trays: In beiden Bereichen werden Sauggreifer von Schmalz eingesetzt.“ AUSGLEICHENDE SAUGERLÖSUNG Sauggreifer, die beim Einsatz von strukturierten Leiterplatten zum Einsatz kommen, müssen Höhenunterschiede der Leiterzüge ausgleichen und gleichzeitig eine Beschädigung aufgrund von mechanischen Beanspruchungen verhindern. Um bestückte Leiterplatten zu greifen, eignet sich der Strömungsgreifer SCG von Schmalz – vor allem aufgrund seines hohen Volumenstroms und des anschmiegsamen Materials der Dichtlippe. Ohne externen Ejektor kommt der Schwebe sauger SBS aus. Nach dem Bernoulli-Prinzip erzeugt er selbst das Vakuum und schwebt quasi auf einem Luftpolster. So gleicht der SBS beispielsweise durch abstehende Lötfahnen entstehende Höhenunterschiede aus und schont gleichzeitig die Oberfläche der Leiterplatte. Fotos: J. Schmalz GmbH www.schmalz.com 02 Balgsauggreifer FSG mit spezieller Faltenbildung und Federstößel handhaben äußerst empfindliche Werkstücke Damit Ihre Ideen funktionieren! Systemlösungen, Sondermaschinen und Werkzeuge für Ihre Blechbearbeitung. Ottemeier Werkzeug- und Maschinentechnik GmbH Kapellenweg 45 33415 Verl-Kaunitz Fon 05246 9214-0 Fax 05246 9214-99 m.esken@ottemeier.com www.ottemeier.com SUPPLEMENT 2019 S3 Ottemeier.indd 1 11.01.2018 13:54:10

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