LEDs bestücken
Der komplette Prozess muss auf die LEDs abgestimmt sein
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Was bei der Bestückung von LEDs zu beachten ist
- Unterschiedliche Leuchtklassen: LEDs variieren produktionsbedingt in ihrer Helligkeit. Um eine gleich bleibende Helligkeit zu erreichen, werden LEDs
- vorsortiert geliefert
- in unterschiedlichen Leuchtklassen gezielt in festgelegten Verhältnissen gemischt oder
- mit bestimmten Vorwiderständen gepaart, um Leuchtklassen aufeinander anzupassen.
Die beiden letztgenannten Verfahren muss das Bestück-System im Bestückprogramm berücksichtigen, d.h. Leuchtklassen und die zugehörigen Vorwiderstände müssen gegebenenfalls programmtechnisch als Bauteilvariante verheiratet und mitgeführt werden. Wechselt die Leuchtklasse, muss das Bestückprogramm entsprechend umstellen.
- Sensible Bauteiloberflächen: Um eine Schädigung der LEDs zu vermeiden, empfehlen Experten berührungslose Aufnahmeverfahren und im Idealfall spezielle Pipettenformen, 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.
- Mehrfachnutzen in überlangen Leiterplatten: Sollen Backlight-Units oder andere Anwendungen, die auf Mehrfachnutzen basieren, bestückt werden, muss das Transportsystem der Bestückungsmaschine wie auch die Maschine selbst große Boards verarbeiten können.
- Bipolarität: Bei der Bestückung vieler LEDs muss die Polarität berücksichtigt werden. Entsprechend wichtig ist die Qualität der Visionsysteme in den Bestückungsautomaten: Nur ausreichend aufgelöst und aus unterschiedlichen Winkeln beleuchtet, lässt sich das Bauteil und seine Polarität zuverlässig erkennen. Wichtig ist außerdem die Fähigkeit der Bestückköpfe, die Bauteile nach der Aufnahme für die polaritätengerechte Bestückung noch zu drehen.
- Abholposition und Bestückkopftechnologie: Gerade in der Fertigung von Backlight-Units werden gleichartige LEDs in sehr hoher Stückzahl verarbeitet. Hier erweisen sich rotierende Revolverköpfe als sehr effizient: Sie verharren rotierend in einer Abholposition (keine Verfahrwege) und können die LEDs aus einer Zuführung entnehmen. Insbesondere bei Bowl-Feedern zeigen sich Revolverköpfe daher anderen Bestückkopftechnologien wie Gang-Pick-Köpfen an Bestückleistung überlegen.
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»Die größte Herausforderung ist das Materialmanagement«
Bernhard Fritz, Head of Product Marketing, Siemens Electronics Assembly Systems
»Nur ein stimmiges Konzept aus Software, Zuführungen, Transportsystemen und den erforderlichen Bestückungsautomaten-Modulen erlaubt eine prozesssichere und effiziente LED-Bestückung«, so Bernhard Fritz, Head of Product Marketing, Siemens Electronics Assembly Systems. Spricht man heute von LED-Anwendungen, geht es laut Fritz zumeist um Anwendungen wie Backlight-Units (BLU) von Flachbildschirmen oder LED-Beleuchtungen, bei denen LEDs in sehr großer Zahl und hoher Varianz zum Einsatz kommen und entsprechend effizient bestückt werden müssen. Diese Anwendungen stellen neben der Bestückgenauigkeit noch zahlreiche weitere Anforderungen (siehe Kasten). Für diese LED-Applikationen sind alle neueren Generationen der Siplace-Bestückautomaten (D-Serie, X-Serie, SX-Serie) einsetzbar. Die jüngst vorgestellte SIPLACE SX4 kann beispielsweise bis zu 110.000 LEDs pro Stunde auf Leiterplatten bis zu 850 mm Länge bestücken. Möglich machen das unter anderem die Hochgeschwindigkeitsrevolverköpfen und digitale Vision-Systeme.
»Themen wie übergroße Boards, berührungslose Aufnahme, Bauteil-Polaritäten und Ausrichtung, Sonder-Pipetten oder Druckbegrenzung bei der Bauteilplatzierung beherrschen Hersteller wie wir bereits seit langem«, gibt Fritz zu bedenken. »Die für Zulieferer, Fertiger und Equipment-Hersteller größte Herausforderung bei der LED-Bestückung ist derzeit das Materialmanagement - auch weil hier alle an der Supply Chain beteiligten Parteien entsprechend harmonieren müssen.« Hier sind laut Fritz vielschichtige Fragestellungen zu klären: Sind die Angaben zur Leuchtklasse valide? Wird sortenrein angeliefert und sind die Bauteilrollen entsprechend identifizierbar? Wie lässt sich sicherstellen, dass immer die richtige Leuchtklasse bestückt wird bzw. dass immer die richtige LED/Vorwiderstand-Kombination als Variante bestückt wird? Dabei komme es besonders auf die Rüstprozesse und damit auf das Bedienpersonal und entsprechende Rüstverifizierungslösungen an, betont der Manager.
Insbesondere bei sich leerenden Zuführungen gibt es an der Linie weitere Herausforderungen zu bewältigen und entscheidende Prozessfragen zu klären, wie: Erkennt die Maschine über ihre Füllstandskontrolle, dass die LED-Bauteile zur Neige gehen? Kann die Maschine mit ihrem Bestückprogramm so »intelligent« darauf reagieren, dass nur noch Nutzen bzw. nur noch Leiterplatten bestückt werden, für deren vollständige Bestückung die Bauteilversorgung noch ausreicht? Wie lässt sich per Rüstverifizierung sicherstellen, dass die geleerte Zuführung wieder mit LEDs gleicher Leuchtklasse aufgefüllt wird und die Maschine den Bestückprozess somit dort weiterführen kann, wo sie gestoppt hat? »Pauschale Antworten gibt es dazu nicht«, erklärt Fritz. »Auch oder vor allem weil nicht die einzelne Maschine, sondern der gesamte Fertigungsprozess LED-fähig sein muss.«
»Unsere Maschinen lassen sich modular an die Kundenanforderungen anpassen«
Florian Schildein, Leiter Vertrieb und Marketing bei Essemtec
»Ein ’LED-fähig oder nicht’ gibt es bei Essemtec so nicht, weil die Anwendungen sehr verschieden sein können«, erklärt Florian Schildein, Leiter Vertrieb und Marketing bei Essemtec. »Wichtig für die Systemwahl ist die Art der LED (SMD oder THT), die geplante Leistung und natürlich auch, worauf die LED bestückt werden soll, ob Leiterplatten oder Folien.« Grundsätzlich seien alle Bestückungssysteme von Essemtec für die Verarbeitung von LEDs geeignet, so Schildein. Für THT-LEDs gibt es allerdings Einschränkungen, weil dafür Radialfeeder erforderlich sind, die derzeit nur für die FLX- und Paraquda-Maschine erhältlich sind. Für die Bestückung von SMD-LEDs geeignet sind die manuellen und halbautomatischen Expert-Geräte und die automatischen Bestückungsmaschinen der Baureihen CSM, FLX, Pantera, Paraquda und Cobra. »Unsere Maschinen sind flexibel gebaut, so dass wir sie modular an die Kundenanforderungen anpassen können. Auch später noch, wenn der Kunde plötzlich vor einer neuen Herausforderung steht.«
»Die Bestückköpfe machen den Unterschied«
Olaf Cieply, Senior Sales and Marketing Manager SMT & AOI Equipment, Sony Deutschland
Um LED-fähig zu sein, muss eine Maschine nach Ansicht von Olaf Cieply, Senior Sales and Marketing Manager SMT & AOI Equipment, Sony Deutschland, mehrere Kriterien erfüllen: »Zum Einen spielt die Geschwindigkeit eine große Rolle, zum anderen muss die Aufnahme und anschließende Bestückung des LEDs äußerst präzise erfolgen.« Entscheidend ist laut Cieply die Wahl des Bestückkopfes: Für eine schnelle und effiziente Bestückung der LEDs setzt Sony auf den Planet Head oder Drehkopf. Er zeichnet sich dadurch aus, dass bei der Aufnahme gleichartiger LEDs aus einem Zuführmodul keine zusätzlichen Verfahrwege entstehen (siehe Grafik). Geeignet für die LED-Bestückung seien zwar alle Sony-Bestückungsmaschinen, so Cieply, die Anforderungen am Besten erfüllen aber die beiden Modelle SI-F130AI, mit einem Single Planet Head ausgestattet und die SI-G200AAMK3 mit Double Planet Head.
- Der komplette Prozess muss auf die LEDs abgestimmt sein
- Was bei der Bestückung von LEDs zu beachten ist
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