Microdul AG liefert massgeschneiderte Lösungen in Mikroelektronik

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1 Microdul AG liefert massgeschneiderte Lösungen in Mikroelektronik Seit sechs Jahren arbeitet Microdul AG mit Juki Automation Systems zusammen. Eine echte Win-win-Situation. Microdul erreicht ihre innovativen Ziele in neuen Technologien dank JUKI s hoch entwickeltem Bestückungsautomaten KE2060RL. Juki Automation Systems profitiert in Bezug auf FlipChip und Bestückung von den speziellen Anforderungen von Microdul für ihre Weiterentwicklungen. Microdul AG ist Spezialistin für qualitativ hochwertige Mikroelektronik. Sie pflegt die drei Geschäftsbereiche Module, Dickschicht und Semiconductors. In diesen Sparten verfügt die Firma mit Sitz in Zürich über ein umfassendes und breites Fachwissen. Besonders stark ist Microdul AG bei der Miniaturisierung von Elektronikschaltungen. Ihre Kernkompetenz liegt in der Entwicklung und Produktion von hochspezifischen, individuellen Lösungen, die in enger Zusammenarbeit mit den Kunden entstehen. Unterschiedlichste Branchen nutzen das spezialisierte Know-how und die daraus resultierenden Qualitätsprodukte der Microdul AG. Zu den zufriedenen Kunden gehören Firmen aus den Bereichen - Medizinaltechnik - Sensorik - Mess- und Regeltechnik - Uhrenindustrie - Sicherheitstechnik - Leistungselektronik - Telekommunikation - Maschinenbau - Automobilindustrie usw. Qualität auch dank zuverlässigen Partnern wie JUKI Aus der anspruchsvollen Kundenpalette wird unmittelbar klar, dass Microdul AG höchste Qualität liefern muss. Medizinaltechnik duldet keine Kompromisse, und auch Sensoren, Uhren, Messgeräte, Sicherheitselemente müssen mit höchstmöglicher

2 Zuverlässigkeit funktionieren. Um diese Anforderung in der industriellen Umsetzung der Produkte zu erreichen, braucht es das technische Verständnis hochqualifizierter Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter sowie ein konsequentes Qualitätsmanagement. Microdul AG ist ISO und ISO zertifiziert. Qualität steht bei den schriftlich formulierten Werten der Firma an erster Stelle, und die Chefs leben vor, was sie auch von jedem Mitarbeiter verlangen. Höchste Qualität schafft man bei der komplexen Aufgabenstellung nicht im Alleingang. Es braucht verlässliche Partner. Einer davon ist JUKI. Im Jahre 2002 entschied sich Microdul AG erstmals für die Anschaffung eines Bestückungsautomaten von Juki Automation Systems, das Modell JUKI KE2020. Ein wichtiges Kriterium für diese Wahl war die hervorragende Platzierungsgenauigkeit des JUKI KE2020, eine wichtige Voraussetzung für die Miniaturisierungsleistung, welche Microdul AG ihren Kunden bietet. Die Bestückung von Komponenten der Baugrösse 0201 war damals noch eine grosse Herausforderung und mit der JUKI KE2020 perfekt zu meistern. Ein weiteres wichtiges Kriterium, das für die JUKI KE2020 spricht, ist die hohe Zuverlässigkeit des Automaten im Betrieb. Diese erlaubt Microdul AG, ihre hochgesteckten Ziele bezüglich Durchlaufszeit und Termintreue bei der Lieferung zu erreichen. Individuelle Anpassung des Automaten im Teamwork mit JUKI Microdul AG verarbeitet unter anderem Flexprints. Diese müssen während der Bestückung fixiert werden. Dazu wurde ein innovativer Vakuumtisch konstruiert. Das Designkonzept stammte von Microdul AG, die Herstellung der speziellen Bauteile übernahm JUKI. Die Zusammenarbeit funktionierte perfekt. Der Vakuumtisch ergänzt den Bestückungsautomaten perfekt und leistet Microdul AG seither ausgezeichnete Dienste. Auch das gemeinsam erarbeitete Gesamtsystem erfüllt damit die hochgesteckten Erwartungen bei Bestückungsqualität und Verfügbarkeit, die man an einen JUKI- Bestückungsautomaten haben darf. Einführung der Flipchip-Bestückung - wieder mit JUKI Der Markt blieb in dieser Zeit nicht stehen. Neue Herausforderungen warteten auf Microdul AG. Der Drang zur Miniaturisierung bewog die

3 Mikroelektronikspezialistin, die inzwischen ihren Umsatz verdoppeln konnte, neue Technologien aufzugreifen und umzusetzen, zum Beispiel die Verarbeitung von CSPs (chip scale packages) und Flipchips sowie die Bestückung von Komponenten. Die guten Erfahrungen, die Microdul AG mit der KE2020 gemacht hatte, unterstützten die Entscheidung, weiterhin mit Juki Automation Systems zu arbeiten und das Nachfolgesystem KE2060RL mit Dip-Station anzuschaffen. Die Dip-Station für Flussmittel besteht aus einer Metallplatte mit eingefräster Kavität wählbarer Tiefe und einem Rakel mit integriertem Flussmittelbehälter, der die Kavität überstreicht und so für einen Flux-Film definierter Dicke sorgt. Im Dezember 2006 begann Microdul AG mit der industriellen Bestückung von Flipchip-Produkten auf der KE2060. Dies in enger Zusammenarbeit mit der Firma Juki Automation Systems und deren lokaler Vertretung, der Firma Neutec. Zu Beginn war die Platzierungsgenauigkeit der Bestückung zufriedenstellend, aber noch nicht optimal. Ein systematischer Versatz von ca. 20um konnte beseitigt werden, indem die hochauflösende Kamera nachkalibriert wurde. Als grössere Schwierigkeit erwies sich die Viskosität des benötigen Gel- Flussmittels. Mit zunehmender Betriebsdauer wurde die Bewegung des Rakels langsamer, weil das Flussmittel verklebte und allmählich austrocknete. Das führte dazu, dass nach etwa einer Stunde der Prozess wegen Zeitüberschreitung der Rakelbewegung abbrach. Erst nach vollständiger Reinigung der Dip- Station und Neubefüllung mit Flussmittel konnte der Prozess weitergeführt werden.

4 Es zeigte sich, dass die Vorschubkraft des Rakels dem Widerstand des Flussmittels nicht gewachsen war. Daraufhin entwickelten die Techniker der Firma JUKI einen neuen Rakel mit grösserer Vorschub-Kraft, der es nun erlaubt, die Flipchip-Bestückung während über drei Stunden ohne Leistungsbeeinträchtigung aufrechtzuerhalten. Zurzeit bestückt Microdul AG auf der KE2060 eine Reihe verschiedener Produkte, die CSPs oder Flipchips enthalten. Die kleinsten weisen einen Ball- Pitch von 170um und einen Ball-Durchmesser von 90um auf. An diesen Produkten kann die KE2060 ihre Fine-Pitch-Platzierungsgenauigkeit voll ausspielen. Seitenansicht eines gelöteten Flipchips mit 250um Pad-Pitch Solder-Balls von (abgeschertem) Flipchip auf Flex-Print zur Illustration der Platzierungsgenauigkeit Die Dip-Station hat durchaus Potential für weitere, bisher noch nicht realisierte Funktionen, wie zum Beispiel das Stempeln von Flussmittel oder Leitkleber. Damit könnten Reparaturen oder Nachbestückungen weitgehend automatisiert werden. Neuer Schub für die Bestückung von Komponenten Um die Prozessfähigkeit für die Bestückung von Komponenten zu überprüfen, entwickelte Microdul AG im Jahr 2005 einen Testprint, der auf einem 4 FR4-Print diverse Komponenten der Baugrösse 0805 bis enthält. Die mehr als Komponenten sind in Gruppen mit verschiedenen Abständen, Pad-Grössen und Leiterbahnanschlüssen eingeteilt. Da die KE2020 die benötigte Platzierungsgenauigkeit nicht beherrschte, wurde das Projekt damals sistiert. Nachdem Microdul AG die Juki KE2060 angeschafft und in einem zweiten Schritt auf die neue Software aufgerüstet hatte, nahm Microdul AG das Projekt

5 wieder auf und schloss es im Jahr 2007 ab. Entscheidend für die erfolgreiche Bestückung ist die Qualität des Druckes. Microdul AG hatte auf dem Testprint bewusst eine Kombination von kleinsten und grossen Bauteilen gewählt. Das bedeutete, dass man bei der Schablone Kompromisse eingehen und eine grössere Schablonendicke wählen musste. Als Folge davon ergab sich ein leicht überhöhter Pastendruck, so dass extrem leichte Bauteile von der Paste zu gleiten drohten. Die Justierung der Print-Höhe sorgte dafür, dass die Bauteile tiefer in die Lötpaste gedrückt werden, was das Lötergebnis stark verbessert. Mit diesen kleinen Anpassungen erwies sich die Platzierungsgenauigkeit der Juki KE2060 als bei weitem ausreichend für die erfolgreiche Bestückung von Komponenten. So entwickelte sich die sechsjährige Beziehung von Microdul und Juki Automation Systems zu einer wertvollen und für beide Seiten gewinnbringenden Zusammenarbeit, deren Geschichte unter den gegebenen Voraussetzungen wohl noch nicht zu Ende geschrieben ist. Kontakte: Urs Merki Leiter Produktion Tel Peter Baumgartner Prozessentwicklung Tel Microdul AG Grubenstrasse Zürich