Referent: Norbert Schütrumpf

Transkript

1 Marktanforderungen an EN Hersfeld Maximale Ausnutzung der Fläche zur Platzierung von Bauelementen auf Leiterplatten Wirtschaftlichkeit = Fertigung im Nutzen Qualität = Stressfreie Trennung Referent: Norbert Schütrumpf

2 AGENDA Vorstellung EN Hersfeld GmbH Prozessfluss und Trennmethoden EN Hersfeld Aufgabe, Durchführung und Ergebnisse einer Untersuchung durch Fraunhofer ISIT bei ENH Weitere Untersuchungen ASYS / EN HERSFELD Zusammenfassung der Ergebnisse

3 EN-Standorte &! #$ ' '!! ' (#$ # $$ ' ) Mitarbeiter ca. 900 Umsatz rd. 190 Mio. Einkaufsvolumen rd. 120 Mio. Baugruppen Stück %

4 EN Hersfeld in Zahlen Produktionsfläche Mitarbeiter Eigene Personaldienstl. 82 Direkte Indirekte Qualifikation Produkte:!!! Unternehmensstrukturen: Leistungsspektrum: " #! $! %& ' ( )! *! * %&! + *! " #, -. %%! /! ". 0 ( 1 $! # $ ",2 2 # % & '% & " *

5 Prozessabläufe einer Nutzen-Baugruppe (Beispiel) Funktionsprüfung Inkjet Beschriftung Trennen SMD-BOTTOM / AOI COATING T&B SMD TOP / AOI THT- Wellenlöten +

6 Eingesetzte Trennverfahren EN Hersfeld Stressfreies Trennen?? Rollen- / Linearmesser Rollen- / Rollenmesser Hakentrenner Messer oben Linear- / Linearmesser Gleichzeitig eindringende Trennmesser Fräsen M. unten

7 Grenzwerte für die Oberflächendehnung für Keramikkondensatoren Die folgenden Abschätzungen beruhen auf der Informationsschrift Capacitance Monitoring While Flex Testing aus dem Hause Kemet. Kondensatorbrüche sind ab 1500 ppm Dehnung an der LP Oberfläche zu erwarten. In Anlehnung an die Untersuchungsergebnisse der Fa. Murata kann man für Chipkondensatoren der Baugröße 1206 als maximale Dehnung der Leiterplatte 1300 ppm ansetzen. Nicht weiter spezifizierte Aussagen anderer Baugruppenhersteller nennen Grenzwerte um 800 bzw ppm. Zu berücksichtigen sind: Baugröße, Steifigkeit des Trägermaterials, Lotvolumen, Belastungsgeometrie, Belastungsgeschwindigkeit u.a.m. Je nach Wahl des Sicherheitsfaktors erscheint eine Dehnung ( auch negative Dehnung = Stauchung) von z.b. 500 ppm als zuverlässiger Grenzwert. Quelle: Untersuchungsbericht Fraunhofer ISIT / ENH,

8 Messen mit Dehnungsmessstreifen während des Trennvorganges Unbestückte Leiterplatten werden mit DMS beklebt und für den Messvorgang verdrahtet. Als Messstellen werden die für die SMD-Bestückung vorgesehenen Zonen in der Nähe der Belastungsorte (Trennbereich) gewählt. Die Anordnung richtet sich nach Bestücklage der kritischen Bauteile. Während des Trennvorgangs erfolgt eine Messung, die mittels Oszilloskop aufgezeichnet und hinsichtlich der maximalen Dehnung/Stauchung der Leiterplattenoberfläche ausgewertet wird. Die Einheit der Dehnung ist Meter pro Meter und wird in Mikrometer pro Meter (µm/m) oder nach Wegkürzen der Einheit in 1part per million (ppm) angegeben Quelle: Untersuchungsbericht Fraunhofer ISIT / ENH -

9 Messbeispiel Trennung mit Linearmesser / Rollenmesser Die Dehnungsverläufe sind in Abbildung 8 und 9. dargestellt Quelle: Untersuchungsbericht Fraunhofer ISIT / ENH

10 Dehnung bei Trennung mit Rollen-Linearmesser Abbildung 9. Dehnungsverlauf 3. Schnitt Abbildung 8. Dehnungsverlauf 2. Schnitt Quelle: Untersuchungsbericht Fraunhofer ISIT / ENH

11 Auswertung Trennen mit Rollen - Linearmesser Das heranfahrende Messer bewirkt eine leichte Stauchung auf der Messerseite aufgrund der Keilwirkung des Messers und eine (Zug)-Dehnung auf der noch nicht getrennten Schienenseite (nicht gemessen). Daraus folgt nicht unbedingt eine Verbiegung der Leiterplatte, sondern eine Verschiebung innerhalb des Schichtaufbaus. Im Moment des Schneidens wird die Oberseite der Leiterplatte entlastet und auf der Unterseite ein Druck aufgebaut, weil der noch nicht getrennte Teil der Leiterplatte gegen den durch das Messer aufgeweiteten Schnitt drückt. Das weiterfahrende Messer teilt den Rest der Leiterplatte weiterhin keilförmig ein, was bei der jetzt entlasteten Schnittkante zu einer Stauchung von Ober- und Unterseite führt. Dabei können die entstehenden Dehnungsamplituden auf der Rückseite größer als auf der Messerseite angenommen werden, da nun die keilförmige Schiene in den entstandenen Spalt drückt. Die einseitig angeschrägte Messerseite sorgt durch das weggedrängte Leiterplattenmaterial für größere Dehnungsamplituden bis deutlich über 1500 ppm (siehe rote Kurven in Abb. 8 und 9). Fazit: Ungeeignet für kritische Bestückung. Quelle: Untersuchungsbericht Fraunhofer ISIT / ENH

12 Vergleichsmessungen verschiedener Trennmethoden an gleicher Leiterplatte LP-Dicke 1,6 mm VCUT 30, 0,5 mm Restdicke für: - Linear - Linearmesser - Rolle Linearmesser Reststeg 2,4 mm für: - Fräsen DMS-Platzierung quer und längs 3 mm vom LP-Rand bei allen Messungen Messergebnisse in Abbildung 1

13 Abbildung Rolle / Linearmesser Linear / Linearmesser Fräsen Dehnung / ppm längs 1 längs 1 quer 2 quer 2 %

14 Diverse Messungen 2000 Fräsen Fräsen Hakentrenner Linearmesser / Linearmesser Gesamtwerkzeug 1500 Dehnung / ppm längs 1 längs 1 quer 2 quer 2 Werte 0 sind ohne Messung *

15 Zusammenfassung der Ergebnisse Wenn eine zulässige Dehnung von 500 ppm angesetzt wird, wurde dieser Wert bei den untersuchten Verfahren : Schneidmesser/Schneidmesser (alle Trennungen in einem Arbeitsgang) Fräsen (Nutzenplatte im Fräsadapter fixiert mit Niederhalter) unterschritten unterschritten Linearmesser / Linearmesser leicht überschritten Rollenmesser / Linearmesser Hakentrenner überschritten überschritten Als stressfreie Trennmethoden für Nutzenplatten mit kritischer Bestückung bis in den Randbereich, wird von EN Hersfeld das Fräsen sowie Trennen mit Schneidmessern im Gesamtschnitt eingesetzt. Je nach Layout wird in Einzelfällen auch die Trennmethode mit Linearmesser / Linearmesser zugelassen. Die anderen Trennverfahren finden bei unkritischen Leiterplatten weiterhin bei Bedarf Anwendung. +