Adaptive Prozesse im Schablonendruck(er)

Transkript

1 EKRA Automatisierungssysteme Driven GmbHby Innovation Adaptive Prozesse im Schablonendruck(er) Franz Plachy Vertriebsleiter Deutschland, Schweiz, Österreich, BeNeLux S. 01 S. 35

2 Übersicht 01 Unternehmen Firmenhistorie und Meilensteine Standort Produkte 02 Produktspektrum und Geschäftsbereiche Produkte für die Hybrid Fertigung Produkte und Lösungen für die Solarzellen Fertigung 03 Adaptive Prozesse Neue Generation Schablonendruckern Flexible Klemmung irocs Schablonenreiniger 2 1/2D Kontrolle 100% Pasteninspektion ipag Dispenser S. 02 S. 35

3 Firmensitz: Bönnigheim/ Stuttgart Gründung: 1946 Geschäftsführer: Werner Kreibl Klaus Mang Jakob Szekeresch Mitarbeiter 2007: 162 Umsatz 2007: 45 Mio. S. 03 S. 35

4 Historie und Meilensteine 1946 Firmengründung der Eduard Kraft GmbH 1976 Bau des ersten Siebdruckers 1989 Bau des ersten automatischen Schablonendruckers für die Elektronikindustrie 1995 Bezug des neuen Firmengebäudes in Bönnigheim mit m 2 Produktionsfläche 1998 Gründung der EKRA Asia in Singapoore 1999 Gründung der EKRA USA in Marlborough, MA Bosch Award für Qualität und besondere Leistungen 2005 Die wird ein Unternehmen der ASYS Group S. 04 S. 35

5 Anzahl der in Europa installierten Drucker: Vollautomaten: 1630 Halbautomaten: 940 Anzahl der weltweit installierten Drucker: Vollautomaten: >5000 Halbautomaten: >1600 S. 05 S. 35

6 ASYS Group: 700 Mitarbeiter weltweit Dornstadt 333 MA USA 8 MA Bönnigheim 162 MA Finnland 2 MA Mexico 5 MA Ungarn 5 MA Shanghai 4 MA Brazil 2 MA 13 MA 52 MA Rumänien 2 MA Singapore 15 MA USA 7 MA 12 MA Spanien 1 MA S. 06 S. 35

7 EKRA Geschäftbereiche SMT Halbautomatische und Inlinedrucker für SMT Applikationen S. 07 S. 35

8 EKRA Geschäftbereiche Hybrid Drucker und Linien für Dick/Dünnschicht, Hybrid, LCD und LTCC Applikationen Printed LTCC-Substrate Line/Space = 20µm/20µm Printed Thickness: 1µm (Wet) S. 08 S. 35

9 ASYS Group EKRA Geschäftbereiche Advanced Packaging Zellen und Inlinelösungen für das Waferbumping S. 09 S. 35

10 EKRA/ASYS Geschäftbereiche Solar Linienlösungen für das Drucken, trocknen und inspizieren von Solarzellen S. 010 S. 35

11 ASYS Produktspektrum Handlingsysteme Nutzentrennsysteme Markiersysteme Montageanlagen Siebdrucksysteme Arbeitsplätze S. 011 S. 35

12 Maschine Prozess Genauigkeit Verfügbarkeit Produktivität PCB Schablone / Rakel Paste Druckqualität Raum / Klima Facilities Umgebung Maschine Mensch / Bediener Prozess Umgebung S. 012 S. 35

13 Einfluss der Umgebung auf den Druck Umgebung Maschine dehnt sich und schrumpft mit der Raumtemperatur Bei einer Veränderung von 10 k verändert sich eine Maschine: Stahl um ca. 160µm/m Aluminium ca. 230µm/m Eine Schablone (29 ) längt sich um ca. 74µm/m Die Umgebung muss stabilisiert werden Klimatisierung im Drucker sinnvoll?? S. 013 S. 35

14 ASYS Group Einfluss der Umwelt auf den Druck - wenn s man ganz klein kommt! Auswirkung Widerholgenauigkeit des Druckers muss hervorragend sein stabilen Prozess stabiles Umfeld / Umgebung t 10 k Verursacht eine Abweichung von bis zu 230µm Maße Bauelemente 0402: 1,0 mm x 0,5 mm 0201: 0,6 mm x 0,3 mm 01005: 0,4 mm x 0,2 mm S. 014 S. 35

15 Der Drucker, neuste Technologien für Präzision Qualität und Effizienz Modernste Steuerung mit closed- loop Funktionen Lösung Positionierung mit hoch präzisen Wegmesssystemen Servo- Motorische Antriebe für alle prozessrelevanten Bewegungen Druckkraft: closed loop Regelung und Gewichtskompensation S. 015 S. 35

16 Der Drucker, die Performance, Beispiel X5 Professional Zykluszeit ~5s + Druck und Reinigung Drucker MFU: 12,5µm@6s PFU: 25µm@6s Board s: 80x50 508x508mm Schablonen: 350x x740 mm Tischverstellung mittels Servomotoren, Auflösung 0,25µm Geringste Systemeigenerwärmung S. 016 S. 35

17 Leiterplattenklemmung Anforderungen an die LP Klemmung LP Klemmung Sicherer Halt der LP während des Druckes Möglichst geringe Klemmkräfte, nur so viel wie notwendig Flexibilität und Anpassung an unterschiedliche Produkte Auch nicht parallele LP s sollen sicher geklemmt werden Verwölbte LP s sollen plan gezogen werden S. 017 S. 35

18 Klemmsystem MultiClamp Perfekte Klemmung der Leiterplatte mit MultiClamp Topklemmung, Seitenklemmung, Richtfunktion und Außenrandunterstützung in einem System LP Klemmung Klemmung von dünnen (<0,7mm) Leiterplatten in Kombination mit einer Richtfunktion für stark verwölbte Leiterplatten. S. 018 S. 35

19 Rakelwerk Anforderungen an den Pastenauftrag Rakelwerk Gleichmäßiger reproduzierbarerer Pastenauftrag Selbstanpassung an schwankende Substratstärken S. 019 S. 35

20 Closed Loop Rakelwerk Rakelwerk Präzisionsrakeldruck durch selbständige Kompensation des Eigen- und Rakelgewichts Genauesten Rakeldruck, auch in kleinen Druckbereichen (<20N) Leichtlaufzylinder und Kugelumlaufführungen ermöglichen reibungsfreie Rakelbewegungen Kontinuierliche Rakeldrucküberwachung und Regelung während des Druckprozesses Closed Loop System Downstop erreicht wenn Druck erreicht S. 020 S. 35

21 Schablonenreinigung Anforderung: Reinigung Rückstandslose Reinigung Reinigungszeit möglichst gering Schonender Umgang mit Papier und Reinigungsmedium Überwachung der Reinigungsstufen ( abwickeln, saugen, Auftrag ) Kontrolle des Reinigungsergebnisses ( Schabloneninspektion ) Medienwechsel ohne Maschinestillstand S. 021 S. 35

22 Schablonenreiniger irocs Reinigung Medienauftrag berührungslos über Dispenser Kontrolle für Papierabwicklung und Vakuum Geteilte Nass- Trockenleiste ermöglicht eine 30% geringere Reinigungszeit im Vergleich zu verfügbaren Reinigungssystemen Vakuumerzeugung mittels Seitenkanalverdichter Zusätzliche alternierende Seitwärtsbewegung der Reigungsleiste ermöglicht eine verbesserte Aufnahme von Pastenrückständen in das Papier Reinigungspapier kann im laufenden Betrieb gewechselt werden S. 022 S. 35

23 Pasteninspektion Anforderung: Inspektion Einfache Programmierung Alle Arten von Padgeometrien inspizierbar Zuverlässige Inspektion bei unterschiedlichen Oberflächen- und Pastenfarben Kleberinspektion Brückenerkennung Bedeckungsprüfung Volumenerkennung möglichst schnell S. 023 S. 35

24 Patentiertes 2 ½ D Inspektionssystem Inspektion Das Visionsystem lernt die aktuelle Öffnung der Schablone und keine theoretischen CAD-Daten aus einer Datenbank. Dadurch kann zum Einen das Zuwachsen der Schablonenöffnung kontrolliert werden, zum Anderen ist man völlig unabhängig von der Öffnungsgeometrie. Die Öffnungsgeometrie wird um 180 nach unten projiziert und innerhalb dieser Fläche muß sich Paste befinden. Zwischen den Pads darf keine Paste sein. Beides kontrolliert das EKRA Vision-system. Pasten und Kurzschlußkontrolle ist somit in einem Bild gleichzeitig erledigt. Die Bildgröße beträgt 20 x 16 mm. Inspektionszeit: bis zu 4 Bilder / sek. S. 024 S. 35

25 Programmierung: Inspektion Schritt 1 Einlernen der Schablone (Masterbilder) durch Teach In-Verfahren Schritt 2 Lotpaste lernen durch Autopaste-Funktion Schritt 3 Die Software projeziert die von der Schablone gelernten Geometrien für die anschließende Pasteninspektion und Kurzschlusserkennung auf die LP S. 025 S. 35

26 Inspektion Funktionsweise: CCD Kamera Diffused Light Substrat Diffuseslicht EIN Lotpaste erscheint hell, sobald Licht in die Kamera reflektiert wird Diffused light ist aktiv, LQ (spot) ist aus. CCD Kamera Pad Substrat Spotlicht EIN Lotpaste erscheint dunkel,da Licht aus dem Kamerasichtfeld gestreut wird Diffused light ist aus, LQ (spot) ist aktiv Pad S. 026 S. 35

27 Auswertung Leiterplatte am Beispiel eines 0,4 mm pitch QFP Inspektion Erkannte Fehler: Padbedeckung: Bedeckungsgrenze von70% (rot) unterschritten. Kurzschluß: Kurzschlußgraben mit mehr als 14% (rot) Paste bedeckt. S. 027 S. 35

28 Auswertung Schablone Inspektion Rot: Verschlossene Bereiche der Schablone, durch abgelagerte Paste Grün - Öffnungen ok Öffnungswerte in % zu gelernter (sauberer) Schablone S. 028 S. 35

29 EKRA Enhanced 100% parallel Inspektion Inspektion 100% 2D Pasteninspektion parallel zum Druckprozess Parallaxenfreie Erkennung durch Telezentrische Linse Max. Inspektionsformat DIN A3 Zykluszeit DIN A4, 600dpi (entspricht 42µ Auflösung) ca. 10 sek Zykluszeit DIN A4, 1200dpi (entspricht 21µ Auflösung) ca. 15sek Einfachste Programmierung über Gerberdaten Tiefenschärfe +/-5mm Patentierte Beleuchtung über 6 zeiligen Beleuchtungsbaum ( rot/weiß) S. 029 S. 35

30 EKRA Enhanced 100% parallel Inspektion Inspektion Closed loop System Reaktion des Schablonendruckers Erkannter Inspektionsfehler S. 030 S. 35

31 Anforderung Rüstsicherheit Operator soll sicher das richtige Programm laden Rüstsicherheit Zum Programm zugehörige Hilfsmittel und Medien ( Schablone, Druckunterstützung Paste ) sollen vor dem Programmstart abgefragt werden. MAE System übergibt Auftrag als Barcode oder 2 D Code an Linie, Programme sollen über diesen Code geladen werden Maschinenprogramm soll über, in der Schablone angelaserten Code geladen werden S. 031 S. 35

32 Barcode Verification Rüstsicherheit Max 10 frei wählbare Komponenten ( Schablone, Rakel, Paste, LP-Support ) werden einmalig einem Programm zugeordnet. Nur wenn diese exakt zugeordnet wurden ( einscannen ) kann der Drucker in den Auto Mode gesetzt werden. Ein Masterbarcode ( vorhanden auf Auftragsblatt ) kann zum aktivieren des richtigen Programmes genutzt werden. Manuelle Auswahl entfällt. S. 032 S. 35

33 automatisch mittels RF-ID Die Prozess- Sollwert- Vorgaben werden durch Closed- Loop Regelkreise gesteuert und überwacht Intelligente Rüstsicherheit RF-ID für Schablone, Rakel und Drucknester Anbindungen an MES-Systeme möglich S. 033 S. 35

34 Anforderung Traceability Traceability Automatische Zuordnung der LP zu den aktuellen Prozessparametern. Auf die Einzelleiterplatte bezogener SPC Datensatz. Änderungen in den Prozessparametern und soeben erkannte Fehler werden zeitgleich der LP zugeordnet. Weitergabe des SPC Files an übergeordnete Systeme. S. 034 S. 35

35 Data Matrix-Code Erkennung Automatische Erkennung und Auswertung eines Datamatrix Codes auf der Leiterplatte oder Schablone mit der Vision Kamera Traceability Erkennung und Auswertung des Codes Verknüpfung des erkannten Wertes mit dem SPC Datenfile der Maschine S. 035 S. 35

36 Anbindung einer kompletten SMD Linie ASYS OIC Traceability Zentrale Parameterverwaltung Liniensteuerung Linienstatistik S. 036 S. 35

37 Bauteilfixierung und zusätzliches Lotvolumen Anforderung: Dispensen Dispensprozess im Schablonendrucker Mit nur einer Schablonenstärke sollen variable Depothöhen direkt nach dem Druck erzeugt werden Kleberpunkte sollen im Mix mit Lotpaste realisiert werden S. 037 S. 35

38 ipag = Integrated Past and Glue Dispenser Dispensen ipag vereint die Funktionen eines Dispensers mit einem Schablonendrucker ipag 100%ige Flexibilität um bereits bedruckte Boards zu bearbeiten zusätzliche Klebepunkte und oder Lotpaste S. 038 S. 35

39 ipag Klebepunkte frei platzierbar Dispensen Punktgröße variierbar Paste nachlegen oder direkt aufbringen Punktgröße und Höhe über Software und Nadeldurchmesser variierbar S. 039 S. 35

40 einstellbarer Niederhalter ipag Dispensen Kleber d=3,6mm Düse 1,2mm S. 040 S. 35

41 ipag Paste aufdosieren Dispensen Paste h=500µm Düse 0,7mm S. 041 S. 35

42 ipag Flexibel & reproduzierbar Dispensen bis zu 1000 Dots pro Programm S. 042 S. 35

43 Zykluszeit vs. Dots ipag Dispensen Board 210x160 Board 300x300 Board 460x s 90 s 80 s 70 s 60 s 50 s 40 s 30 s 20 s 10 s 0 s nur Druck 5 Dots 10 Dots 25 Dots 50 Dots 75 Dots S. 043 S. 35

44 ipag Dispensen Dot-Durchmesser:0,4 4mm (Paste 0,6 1,2mm) Dot-Höhe: 0,4 1,0mm Zeit: 0,8 1,6s pro Dot Frei programmierbar 2 x ipag pro System möglich Strukturierte Oberfläche Einfache Bedienung S. 044 S. 35

45 ipag Dispensen Was nicht mit der Schablone gedruckt werden kann übernimmt der ipag kostengünstig und schnell ipag mit 120 Düse 0,4mm und Paste ,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0, , ,00 Dispense time (ms) Diameter (mm) 0,90 1,00 1,05 1,10 1,25 1,30 S. 045 S. 35

46 Vielen Dank für Ihr Vertrauen in uns! Vielen Dank! S. 046 S. 35