SMT-Prozesstechnik
Gemischt bestücken – wie lässt sich der Druckprozess optimieren?
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Mit einfachen Stellhebeln den Druckprozess optimieren
DEK hat anhand einer Versuchsreihe analysiert, wie sich der Standard-Druckprozess durch minimale Veränderungen optimieren lässt, um die Transfereffizienz entsprechend zu beeinflussen. Dazu wurden die für den Schablonendruckprozess wichtigsten Faktoren
- Druckgeschwindigkeit (Auslenkgeschwindigkeit der Rakel)
- Druck auf die Paste (Anpressdruck)
- Rakelwinkel (Anstellwinkel)
herangezogen und entsprechend verändert. »Um sicherzustellen, dass die Versuche Standardbedingungen abbilden, hat DEK durchgehend für die klassische Fertigung typisches Material verwendet. Während der Versuchsreihe haben wir Drucker, Schablone, Rakelblätter, Leiterplattenunterstützung, Lotpaste und sogar das Bedienpersonal unverändert beibehalten, um Verfälschungen auszuschließen«, erklärt Ashmore.
Das Ergebnis überzeugte: Die Versuche zeigten deutlich, dass es möglich ist, durch Änderung der Rakel- und Prozessvariablen die Transfereffizienz zu beeinflussen, und das mit recht einfachen Modifikationen.
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| 60° 6 mm Überhang |
45° 6 mm Überhang |
60° 15 mm Überhang |
||||
| A in kg | D in mm/s |
A in kg | D in mm/s | A in kg | D in mm/s | |
| Versuch 1 |
6 | 20 | 6 | 20 | 6 | 20 |
| Versuch 2 | 13 | 20 | 13 | 20 | 13 | 20 |
| Versuch 3 | 9,6 | 50 | 9,6 | 50 | 9,6 | 50 |
| Versuch 4 | 6 | 80 | 6 | 80 | 6 | 80 |
| Versuch 5 | 13 | 80 | 13 | 80 | 13 | 80 |
A = Anpressdruck in kg; D = Druckgeschwindigkeit in mm/s; Quelle: DEK
Sowohl für Area-Array- als auch für SMT-Komponenten hat DEK einen klaren Zusammenhang zwischen den Versuchsbedingungen und der Streuung der resultierenden Transfereffizienz festgestellt: Die Ergebnisse aus den Versuchen mit den fünf unterschiedlichen Prozesseinstellungen zeigten für das Rakel mit 60° Anstellwinkel und 6 mm Überhang unabhängig vom Prozess-Setup große Ähnlichkeit bei allen Schablonenöffnungen. Das heißt, ein Setup mit hohem Druck und geringer Geschwindigkeit weicht im Ergebnis weniger als 3 Prozent von dem mit niedrigem Druck und hoher Geschwindigkeit ab. »Schlussendlich zeigten die Versuche, dass der 75-Prozent-Punkt, korrelierend mit 225 µm Öffnungsdurchmesser, die kleinste Zielgröße war, die wir zuverlässig bedrucken konnten«, so Ashmore.
Die Anordnung mit 45° und 6 mm Überhang zeigte ebenfalls eine geringe Streuung, unabhängig vom Prozess-Setup. Diese Versuchsvorgaben wirkten sich positiv auf die Transfereffizienz aus, da der akzeptierte Schwellenwert von 75 Prozent jetzt bei Öffnungen von 200 µm Durchmesser erreicht wurde. Das weise laut Ashmore darauf hin, dass der Prozess bis hinunter zu einem Flächenverhältnis von 0,5 zuverlässig arbeite.
Die Transfereffizienzwerte des Rakels mit einem 60°-Winkel und 15 mm Überhang helfen, den Einfluss einer flexiblen Aufhängung des Rakelblattes zu verstehen. Mit diesem Setup können die Prozessparameter die Transfereffizienz um bis zu 15 Prozent verändern. Ashmore erläutert dazu: »Wir fanden heraus, dass die Transfereffizienz bei hohem Druck und geringer Geschwindigkeit deutlich verbessert wurde. Diese Prozessbedingungen zeigten, dass Schablonenöffnungen von 175 µm Durchmesser oberhalb der 75 Prozent lagen. Das heißt, dass dieser Prozess mit Flächenverhältnissen von 0,428 zuverlässig arbeitet.
»Für die gemischte Bestückung ist ein Rakelblatt mit kurzem Überhang bei einem Anstellwinkel von 45° gut geeignet, weil sich dadurch eine bessere Transfereffizienz bei kleinen Flächenverhältnissen ergibt. Das Rakelblatt mit 60° Anstellwinkel und 15 mm Überhang passt am besten für die gemischte Bestückung, obwohl die Prozessparameter einen erheblichen Einfluss auf die Transfereffizienz haben. Daher muss der Elektronikfertiger für diese Lösung schon ein sehr fundiertes Prozesswissen haben, um den Prozess vollständig optimieren zu können.«
- Gemischt bestücken – wie lässt sich der Druckprozess optimieren?
- Das Flächenverhältnis sollte 0,66 oder höher sein
- Mit einfachen Stellhebeln den Druckprozess optimieren
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