Baugruppenfertigung Pastendrucker statt Schablonendruck

Bild 1: Das Jetting-System MY600 der Marke Mycronic, wie es bei EmsProto seinen Dienst tut.
Bild 1: Das Jetting-System MY600 der Marke Mycronic, wie es bei EmsProto seinen Dienst tut.

Im Jahr 1988 stellte HP den ersten Tintenstrahldrucker für den Massenmarkt vor. Eine diesem Druckverfahren ähnliche Technik eignet sich aber auch, um Lötpaste auf Leiterplatten aufzubringen. Das hat gegenüber dem weitverbreiteten Schablonendruck einige Vorteile.

Um Lötpaste auf eine Platine aufzubringen gibt es verschiedene Möglichkeiten. Der Schablonendruck ähnelt dem Siebdruck auf Papier. Dabei kommt, wie der Name schon sagt, eine spezielle Schablone aus Edelstahlblech zum Einsatz, aus der die Positionen der Lötpads ausgeschnitten sind. Danach wird die Lötpaste mit einem Rakel durch diese Schablone auf die Leiterplatte gedrückt (Bild 2). Diese Technik eignet sich besonders gut für große Serien, denn sobald die Schablone angebracht ist, braucht diese Technik etwa drei Sekunden, um eine 500 mm × 500 mm große Platine zu überziehen. Die Nachteile sind, dass die Schablonen recht kostenintensiv herzustellen sind, da ein hochgenauer Laser erforderlich ist, und diese mithilfe von Lösungsmitteln zu reinigen sind, die unter Umständen die Umwelt belasten können. Zudem ist diese Technik nicht für alle Montagearten geeignet wie zum Beispiel THR (Through-Hole Reflow), POP (Package On Package) oder PIP (Pin In Paste). 

Eine andere Möglichkeiten ist das sogenannte Jetting, das mit dem Tintenstrahldruck vergleichbar ist. Damit lässt sich Lötpaste direkt auf jeder Art von Leiterplatten aufbringen, auch auf bereits bestückte. Der französische Fertigungsdienstleister EMSProto hat sich beispielsweise für diese Technik entschieden, da sie mehrere Vorteile bietet, insbesondere bei kleinen und mittelgroßen Serien.

Der erste Grund ist, dass sie die Herstellungskosten reduziert. Wenn der Kunde das Jetting wählt, spart er die Kosten für die Herstellung der Schablonen. Es entstehen auch keine hohen Werkzeugkosten, die insbesondere bei mehrschichtigen Schablonen entstehen würden. Anders als beim Siebdruck wird keine Lötpaste verschwendet, außerdem sind keine potenziell umweltschädlichen Lösungsmitteln nötig, um die Schablonen zu reinigen.

Der zweite Grund ist die Zeitersparnis, da die Herstellung der Schablonen lange dauert und der Vorgang mehrere Eingriffe erfordert, was die Produktionszeiten verlängert. Der dritte Grund für die Wahl des Jettings ist die Flexibilität bei der Montage und die breite Auswahl der Montagearten. Im Folgenden ein paar Beispiele.

Bei der Montageart Package-on-Package oder POP (Bild 3) lassen sich Bauteile übereinander legen, da sich der Düsenkopf auch auf der Z-Achse bewegen kann – im Gegensatz zum Schablonendruck, wo man komplexe Werkzeuge entwickeln muss. Auch auf teilweise schon bestückte Leiterplatten lässt sich per Jetting Lötpaste auftragen (Bild 4). Das ist besonders wichtig beim Nachbearbeiten (Rework) von Platinen. Durch Pin-in-Paste oder THR wiederum lässt sich Lötpaste für Durchsteckkomponenten aufbringen (Bild 5).

EMSProto kann die Jetting auch in Fine Pitch mit Punkten von 275 μm anbieten, sodass es Bauteile mit einem Pinabstand von weniger als 0,4 mm verarbeiten kann. Die installierte Jetting-Maschine MY600 von der Marke Mycronic kann 1.080.000 Punkte pro Stunde setzen. Die in die Maschine integrierte Steuerung inklusive Kamera kann automatisch Anomalien erkennen und korrigieren. Sie deckt das gesamte Sortiment an Komponenten auf dem Markt ab und passt sich an Gerber-Lötpastendateien für Schablonen an. Als Lötpaste kommt die bleifreie, RoHS-konforme Legierung SAC 305 (Zinn, Silber, Kupfer) zum Einsatz.