Selektiv-Strahlungslöten für Flex-Leiterplatten

(PresseBox) - Essemtec stellt mit dem selektiven IR-Löten ein neues System vor für das Löten von wärme-empfindlichen flexiblen Materialien wie Mylar. Das Prinzip: Die IR-Strahlung wird von der Lötstelle absorbiert, nicht aber von der Folie.
Mylar- und Polyesterfolien für Folientastaturen sind nur beschränkt resistent gegen hohe Temperaturen. Elektronische Bauteile und LEDs lassen sich darum nicht mit SMD-Standardloten löten. Statt dessen kommen Leitkleber oder Niedertemperatur-Lote zum Einsatz. Ein europäischer Folientastatur-Hersteller geht sogar noch einen Schritt weiter um mit empfindlichen Folien arbeiten zu können und setzt einen neuen selektiven IR-Lötprozess ein.
Dieser Prozess basiert auf einer speziellen Wahl von Lot, Folie und IR-Strahlung. Bei der richtigen Kombination ist die Folie für die IR-Strahlung nahezu transparent. Dadurch wird sie nur wenig wärmer, während sich die Lötstellen schnell erhitzen. Diesen Prozess im Labor zu entwickeln ist eine Sache, eine ganz andere ist es, eine Produktionsmaschine dafür zu bauen. Der Hersteller der Folientastaturen suchte deshalb die Zusammenarbeit mit Essemtec. Für diesen Prozess musste Essemtec keine komplett neue Maschine bauen, sondern konnte eine Standardmaschine für die außergewöhnliche Aufgabe anpassen.
? Dispensen und Bestücken
Die Herstellung von Folientastaturen erfolgt in mehreren Schritten. Einer davon ist die Bestückung der Tastaturfolien mit elektronischen Bauteilen, LEDs und Schnappscheiben. Dafür wird eine FLX-2011-VL von Essemtec eingesetzt. Diese Maschine kann in einem Arbeitsgang Dispensen und Bestücken, ohne die Folien zwischen den Arbeitsgängen bewegen zu müssen. Die Maschine kann zwei verschiedene Flüssigkeiten oder Pasten dosieren, sowie Bauteile und Schnappscheiben bestücken.
Zur Erleichterung des Handlings und zur Erhöhung der Sicherheit werden die Tastaturfolien in Trägern befestigt. Die Träger bleiben mit der Folie verbunden vom ersten Dispensen bis nach dem Lötprozess. So bleiben die Folien flach gespannt und Bauteile verschieben sich nicht beim Transport oder beim Löten.


? Konditionieren, Löten und Kühlen
Nach dem Dispensen und Bestücken werden die Tastaturfolien im Selektiv-IR-Ofen gelötet. Es ist ein Reflow-Lötsystem RO300FC mit speziellen Anpassungen für diesen Prozess. Der Ofen besteht hat fünf Zonen, wovon die erste und die letzte für das Handling der Folienträger gedacht sind. Dazwischen liegen die drei Prozesszonen.
Die erste Prozesszone konditioniert die Folien für den Lötprozess. Die Folie kann hier vorgeheizt oder temperiert werden, ein Vollkonvektions-Modul garantiert eine homogene Temperaturverteilung. In der zweiten Zone wird mit IR-Strahlung selektiv gelötet. Die IR-Strahler haben einen genau auf das Lot angepassten Wellenlängenbereich. Die Strahlung wird vom Lot absorbiert, das sich dadurch erwärmt. Die Folie selbst ist bei der gewählten Wellenlänge nahezu tranparent, wodurch sie kühl bleibt.
In der dritten Zone werden die Lötstellen mit einem Umluft-Konvektionsmodul wieder abgekühlt und erstarren. Der Werkstückträger fährt dann in den Entnahmebereich Dieser ist mit Sensoren überwacht, denn der spezielle Prozess erfordert, dass immer nur ein Substrat auf einmal durch die Lötzone geschickt wird. Darum wird der Folienträger am Eingang so lange blockiert, bis der Ausgang des Ofens frei ist.
? Weg mit den Dämpfen
Beim Erhitzen der Lotpaste entstehen Dämpfe, die negative Auswirkungen haben können. Zum Einen sind sie nicht Gesund und zum Anderen können sie kondensieren und Ablagerungen auf den IR-Strahlern bilden. Dies würde deren Leistung und Lebensdauer verringern.
Aus diesem Grund müssen alle potentiell schädlichen Dämpfe direkt im Ofen abgesaugt werden. Diese Absaugung darf aber die Funktion der Konvektions-Module zum Heizen und Kühlen nicht beeinflussen. Essemtec hat viel in die Analyse von Luftströmungen investiert und hat ein spezielles Flusskontroll-System implementiert. Dieses stellt sicher, dass Dämpfe nicht in die Umgebung gelangen können aber die Effizienz der Konvektionsmodule erhalten bleibt.
Wärmeenergie soll nur dann verbraucht werden, wenn sie benötigt wird. Deshalb wurde der Selektiv-Strahlungsofen mit einem Standby-Modus versehen. Wenn sich kein Werkstückträger innerhalb der Prozesszonen befinden, dann werden die Strahler und auch das Transportband abgestellt.
? Grafische Ofensteuerung
Für die Steuerung des Lötofens wird die Software RO-CONTROL eingesetzt. Diese PC-Software ermöglicht die anschauliche grafische Darstellung des Ofenzustandes und die Online-Überwachung der Zonentemperaturen. Dank Netzwerk-Verbindung lassen sich Lötprofile extern speichern und eine Fernwartung ist über Internet ebenfalls möglich.
Mit RO-CONTROL lassen sich auch Lötprofile simulieren und mit den Spezifikationen der Paste vergleichen. Die aktuellen Löttemperaturen im Ofen oder auf dem Substrat können aufgezeichnet, dokumentiert und mit der Simulation verglichen werden.
? Speziallösungen mit Standard-Zuverlässigkeit
Der Selektiv-Strahlungslötofen ist im Prinzip ein Standard-Konvektionsofen RO300FC, der an die besonderen Anforderungen des Kunden angepasst ist. Solche Umbauten sind möglich, denn alle Maschinen von Essemtec sind von Grund auf flexibel gebaut und verfügen über offene Schnittstellen. Essemtec realisiert oft Speziallösungen, die auf Standardmaschinen beruhen, zum Beispiel auf Bestückungsautomaten, Dosierautomaten, Druckern Reflowöfen. Dieses Vorgehen ist meist besser als die Neukonstruktion von Maschinen, denn die Adaption erbt die Zuverlässigkeit und die Ersatzteile der Standardmaschine. Zudem ist es meistens einfacher und schneller, umzukonstruieren anstatt neu aufzubauen.
Über Essemtec
Der Schweizer Maschinenhersteller Essemtec ist Marktführer im Bereich flexibler Produktions-Systeme für die Industrie. Seit 1991 entwickelt, fertigt und vertreibt Essemtec Geräte und Maschinen für alle Prozesse der Elektronik-Herstellung: Drucker, Dispenser, Bestücker und Lötsysteme. Manuelle, halbautomatische und vollautomatische Systeme sind erhältlich. Zum Produktsortiment gehören auch Transport- und Lagersysteme sowie Softwarelösungen für die Planung, Simulation, Optimierung und Dokumentation der Fertigung. Alle Systeme von Essemtec sind auf maximale Flexibilität optimiert. Der Benutzer soll so schnell wie möglich von einem Produkt zum nächsten umrüsten und gleichzeitig die Produktionskapazität optimal nutzen können. Essemtec - Be more flexible.

Unternehmen miteinander zu vernetzen und mit anwendungsorientierten Forschungeinrichtungen ins Gespräch zu bringen, das ist die Aufgabe des Clusters Mikrosystemtechnik. Als fachlich kompetenter, neutraler und wirtschaftlich unabhängiger Partner unterstützen wir mittelständische Unternehmen darin, ihre Wettbewerbsfähigkeit und Innovationskraft nachhaltig zu stärken.
Derzeit hat der Cluster Mikrosystemtechnik rund 60 Mitglieder, vom Ein-Mann-Ingenieurbüro über Hochschulen und Forschungseinrichtungen bis zum weltweit agierenden Großunternehmen. Rund 2/3 unserer Mitglieder sind kleine und mittelgroße Unternehmen (KMU). Neben den Mitgliedern unterstützen über 150 weitere Unternehmen, Hochschulen und Forschungseinrichtungen unsere Arbeit als aktive Partner.
Der Cluster Mikrosystemtechnik wurde 2005 gegründet. Mit weit über 30 eigenen Veranstaltungen, Gemeinschaftsständen auf 9 Messen mit über 50 teilnehmen Unternehmen sowie über 15 Forschungsprojekten hat sich der Cluster mittlerweile eine starke Position im süddeutschen Raum und den angrenzenden Regionen erarbeitet.

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Bereitgestellt von Benutzer: PresseBox
Datum: 05.01.2011 - 15:33 Uhr
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Elektro- und Elektronik

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