LEDs bestücken Der komplette Prozess muss auf die LEDs abgestimmt sein

Revolverköpfe wie der »Siplace CP20 Speedstar« können über einer Abholposition rotierend LEDs aus Gurten oder Bowl-Feedern entnehmen und arbeiten daher besonders effizient.

Die LED-Bestückung ist derzeit einer der größten Treiber für Investitionen in SMT-Equipment. Dass eine Bestückungsmaschine LEDs verarbeiten kann, ist mittlerweile Standard. Im Prozess sind allerdings einige LED-spezifische Anforderungen zu berücksichtigen, wie die unterschiedlichen Leuchtklassen von LEDs, ihre je nach Bauart unterschiedliche Oberfläche und die Bestückgenauigkeit.

Die Verwendung von LEDs anstelle herkömmlicher Beleuchtungskörper steigt rasant. Beispiele hierfür sind die Automobilindustrie im Bereich der Armaturen und Außenleuchten sowie die Unterhaltungselektronik mit LED-Fernsehern und Monitoren für PCs und Netbooks. Allein Samsung will nach eigenen Angaben in diesem Jahr etwa 10 Millionen Monitor-Einheiten produzieren - wobei die Bildschirmgröße und damit die Länge der zu bestückenden Leiterplatten kontinuierlich steigt. Davon profitieren insbesondere große Fertigungen für Consumer- und IT-Produkte in Asien, aber auch an europäischen Standorten gewinnen die LED-Fähigkeiten der Bestückungsanlagen an Bedeutung. Das spiegele sich laut Christian Kolbe, Head of Global Account Europe, bei Panasonic allein schon in der Nachfrage nach der LED-Fähigkeit bei Bestückmaschinen wider, ob nachgerüstet oder im Rahmen von Neumaschinenkäufen.

»Die LED-Fähigkeiten der Maschine spielen derzeit bei etwa 8 bis 10 Prozent unserer Installationen eine wichtige Rolle«, schildert Bernhard Fritz, Head of Product Marketing, Siemens Electronics Assembly Systems. Ähnlich sieht es beim Bestückungsmaschinen-Hersteller Sony aus, der konzernbedingt eng mit der Fertigung von Consumer-Elektronik verbunden ist und ein besonderes Augenmerk auf die Fertigung von LED-TVs legt: Bis zu 90 Millionen Fernsehgeräte mit LED-Backlight sollen insgesamt bis zum Jahr 2013 bei den Herstellern vom Band laufen. Dass damit auch die Nachfrage nach entsprechendem Fertigungsequipment in die Höhe schnellen dürfte, liegt auf der Hand. Die steigende Nachfrage beschränkt sich nicht nur auf die Bestückungsmaschinen, sondern erstreckt sich auf die komplette SMT-Linie, wie Florian Schildein, Leiter Marketing und Vertrieb bei Essemtec, bestätigt: »Wir verzeichnen die steigende Nachfrage nicht nur bei den Bestückungsautomaten, sondern auch bei den Druckern, Dosierautomaten und Lötsystemen, die für die Herstellung von LEDs oder organischer Elektronik zum Einsatz kommen.«

Bilder: 7

LEDs bestücken

Der komplette Prozess muss auf die LEDs abgestimmt sein

Was ist im Bestückungsprozess bei LEDs zu beachten?

Der Bestückungsvorgang von SMD-LEDs unterscheidet sich nicht von der anderer SMD-Komponenten, vielmehr müssen die Prozessparameter auf eine LED-Fertigung abgestimmt sein. Etwas anders gelagert ist die THT-Bestückung, »denn sie erfordert ein sehr genaues Ausrichten der Anschlüsse, damit diese die vorgesehenen Bohrungen auf der Leiterplatte auch wirklich treffen«, erläutert Schildein. Eine Möglichkeit, um die gewünschte Bestückgenauigkeit zu erzielen, sind laut Schildein Radialfeedern.

Weil LEDs produktionsbedingt in ihrer Helligkeit variieren, werden die LEDs vorsortiert geliefert, in unterschiedlichen Leuchtklassen in festgelegten Verhältnissen gemischt oder mit bestimmten Vorwiderständen gepaart, um Leuchtklassen aneinander anzupassen. »Die beiden letztgenannten Verfahren muss das Bestücksystem im Bestückprogramm berücksichtigen«, erklärt Fritz. »Das heißt, Leuchtklassen und die zugehörigen Vorwiderstände müssen gegebenenfalls programmtechnisch als Bauteilvariante ’verheiratet’ und mitgeführt werden. Wechselt die Leuchtklasse, muss das Bestückprogramm entsprechend umstellen.«


Dabei geht das Bestückprogramm laut Christian Kolbe, Head of Global Account Group Europe bei Panasonic, davon aus, dass eine Bauteilrolle an LED-Komponenten die gleichen Helligkeitswerte hat. Damit es nicht zu Fehlern bzw. einem ungewollten Mischen von Leuchtklassen kommt, wird beim Beladen der Maschine mit einer Leiterplatte geprüft, ob noch ausreichend LEDs im Gurt vorhanden sind, um das Produkt zu fertigen. »Reicht die Anzahl der vorhandenen LEDs nicht aus, wird der Bestückvorgang automatisch gestoppt, bis der Bediener eine neue Bauteilrolle gerüstet hat«, erläutert Kolbe das Prinzip. »Über das Einlesen der Codierung der Bauteilrolle wird der Maschine der ’neue’ Helligkeitswert der LEDs übermittelt. Basierend auf diesem Wert, ordnet die Maschine dieser Charge LEDs automatisch den dazugehörenden Widerstandswert zu und passt das Bestückprogramm entsprechend an, indem es beispielsweise Widerstände von einem anderen Gurt aufnimmt. Erst wenn diese Regel erfüllt ist, fährt eine neue Leiterplatte zur Bestückung in die Maschine.«

Zwar reichen meist Standard-Pipetten aus, um die Bauteile zu platzieren, aber spezielle LED-Bauformen erfordern auch ein besonderes Handling, um die empfindlichen LED-Oberflächen im Bestückprozess nicht zu beschädigen. Nach Ansicht von Fritz sind deshalb berührungslose Aufnahmeverfahren und im Idealfall spezielle Pipettenformen zu bevorzugen, die am Rand und nicht auf der für die Reflektoreigenschaften wichtigen Gehäusefläche der LED ansetzen. »Ferner muss die Platzierung auf den Leiterplatten sehr sorgfältig und mit eng begrenztem Druck erfolgen«, gibt der Manager zu bedenken.

Essemtec setzt in der LED-Bestückung auf Vakuumpipetten, die den LED-Körper zwar physisch greifen, aber die LED dennoch durch das Vakuum sehr schonend behandeln. Schildein weist in diesem Zusammenhang auf eine weitere Herausforderung bei der Bestückung von LEDs hin: Das Löten oder Kleben der LEDs auf Folien. Dabei handelt es sich nach Ansicht von Schildein oft um eine größere Herausforderung als beim Bestücken selbst, besonders wenn es um Folien geht, die keine hohen Temperaturen vertragen. Essemtec hat zu diesem Zweck einen IR-Strahler entwickelt. Dabei sind das Lot und die Folie so aufeinander abgestimmt, dass sich nur die Lötstelle erwärmt, die umliegende Folie aber nicht. »Wir haben dafür einen Standard-Lötofen umgebaut und mit dem Kunden zusammen den Prozess optimiert. Um zu so einer Spezial-Lösung zu kommen, ist die enge Zusammenarbeit von Maschinenhersteller und Fertiger aber unbedingt erforderlich«, betont Schildein.