Schnelles Löten von Bauelementen auf 3D-Schaltungsträger

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Jet-Ventil bietet minimale Prozesszeiten und hohe Dosiergenauigkeit

Der Spindeldosierer arbeitet mit einer Dosiernadel und kann auch in Vertiefungen oder unmittelbar an der Gehäusekante dosieren. Das Jet-Ventil bietet minimale Prozesszeiten und hohe Dosiergenauigkeit. Die Paste wird mit gleichmäßigem Druck in die Dosierkammer gedrückt. Dort beschleunigt ein beweglicher Kolben die Paste und schleudert sie durch die Düse auf das Substrat, ähnlich wie bei einem Tintenstrahldrucker.

Dabei kann der Arbeitsabstand einige Millimeter betragen. Da ohne Dosiernadel gearbeitet wird, ist der Prozess robust gegenüber Höhentoleranzen. Die dosierte Menge wird einzig und allein über die Dosierkammer, den mechanisch einzustellenden Kolbenhub und die Anzahl der zu dosierenden Dots definiert und ist somit präzise und reproduzierbar.

Das Bestücken der Bauteile übernimmt ein Vakuumgreifer, die Ausrichtung der Bauteile ein mechanischer Zentriergreifer. Aufgrund der Toleranzen der SMD-Bauteile hat es sich bei der Bauteilaufnahme und -ablage als vorteilhaft erwiesen, die Z-Bewegung vom Roboter zu entkoppeln, um eine Nachgiebigkeit zu erreichen. Dazu wird die Saugpipette in einer Bohrung geführt und gegen eine Feder gedrückt.

Die Fokussierung ist entscheidend für den Lötprozess

Das Löten erfolgt mittels Diodenlaser. Dabei ist die Fokussierung entscheidend für den Lötprozess. Ist der Fokus zu groß und ragt über das Pad hinaus, so wird das Substrat verbrannt. Ist der Fokus zu klein, läuft die Lotpaste breit und die Randbereiche schmelzen nicht auf. Das Problem wurde dadurch gelöst, dass der Fokus über die Dauer des Lötprozesses verändert wird. Mit einem defokussierten Strahl (Arbeitsabstand etwa 60 mm) und mit geringer Laserleistung wird die Lotpaste vorgewärmt und ausgetrocknet. Danach wird der Arbeitsabstand reduziert, sodass der Fokus auf das Pad konzentriert ist und die Leistung gesteigert wird, bis die Lotpaste aufschmilzt.

Die Bedienung der Maschinen erfolgt über die Steuerung Win-Control. Über sie werden Programme verwaltet und editiert. Weiterhin wird zum Einrichten die Peripherie über digitale I/O angesteuert. Die Bewegungen werden in der Programmierumgebung des Roboters programmiert. Dieses erfolgt über eine eigens entwickelte grafische Programmierschnittstelle. Darüber können die Bearbeitungspositionen über Kamerabild und Mausklick definiert werden. Die Daten werden in die ASCII-Programmdatei des Roboters umgewandelt.

* Dr.-Ing. Joerg Niemeier ist Geschäftsführer der ATN Automatisierungstechnik Niemeier GmbH in 12487 Berlin.

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