Verbindungstechnik Schnelles Löten von Bauelementen auf 3D-Schaltungsträger

Autor / Redakteur: Joerg Niemeier / Rüdiger Kroh

Eine Montagezelle wurde entwickelt, um auf spritzgegossenen Schaltungsträgern zu dosieren, zu bestücken und zu löten. Für eine schnelle und genaue Dosierung der Lotpaste sorgt ein Spindeldosierer oder ein Jet-Ventil. Das Löten erfolgt mit einem Diodenlaser, wobei der Fokus über die Dauer des Lötprozesses verändert wird.

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Bild 1: Das Löten mit dem Diodenlaser übernimmt der Roboter.
Bild 1: Das Löten mit dem Diodenlaser übernimmt der Roboter.
(Bild: ATN)

Neue Anwendungsfelder beim Einsatz von Hochtemperaturthermoplasten ermöglichen der Elektronikindustrie enorme technische Rationalisierungspotenziale durch spritzgegossene Schaltungsträger (Molded Interconnect Devices, MID). Dabei werden strukturierte Metallisierungen mit integrierter Leiterbildstruktur erzeugt, die umweltverträglicher als herkömmliche Leiterplatten sind und diese sinnvoll ergänzen können.

Der entscheidende Vorteil von MID im Vergleich zu konventioneller Elektronik besteht in der dreidimensionalen Gestaltungsfreiheit. Um dieses auch für die Platzierung der Bauelemente zu nutzen, hat der Berliner Lötspezialist ATN Automatisierungstechnik Niemeier GmbH im Rahmen des Technologieprogramms ZIM (Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand) eine Montagezelle entwickelt, um auf 3D-MID zu dosieren, zu bestücken und zu löten.

Als wesentliche Einsatzgebiete für die MID-Technik gelten derzeit die Automobilelektronik und die Telekommunikation. Aber auch bei Computern, Hausgeräten oder der Medizintechnik können sich Anwendungsfelder ergeben. Die Markterwartungen liegen derzeit bei einem jährlichen Wachstum in Höhe von etwa 20 %.

Autarke Anlage ermöglicht reproduzierbare Arbeitsgänge

In dem Projekt wurden die Komponenten in die Fertigungseinheit der Basiszelle Vario integriert und so eine autarke Anlage entwickelt, die alle Arbeitsgänge reproduzierbar und in hoher Qualität bei kurzen Taktzeiten ermöglicht. Je nach Anforderung kommen zur Dosierung der Lotpaste Spindeldosierer oder Jet-Ventile von Musashi zum Einsatz.

Basierend auf einem Sechs-Achs-Roboter gliedert sich die Montagezelle in folgende Module:

  • Basiszelle Vario,
  • Sechs-Achs-Roboter,
  • Transfersystem,
  • Dosiersystem (Spindeldosierer oder Jet-Ventil),
  • Bestückkopf mit mechanischer Zentrierung,
  • Diodenlaser mit Einzel- oder Doppeloptik und
  • Bedienung über die Steuerung Win-Control.

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