Kleben einmal anders herum Dipl.-Ing. Norbert Heilmann, ASM Assembly Systems GmbH & Co. KG
Erinnern Sie sich wie schwierig Kleberauftrag auf Leiterplatten sein kann? Die Klebertropfen waren nicht immer perfekt Quelle: IPC 610-A Standard 04.02.2013 Page 2
Warum wird in der Elektronikmontage geklebt? 1. Beidseitig bestückte SMD-Baugruppen erfordern beim zweiten Reflow-Löt-Durchgang, dass schwere Bauteile auf der ersten Seite geklebt werden 2. Bei hoher Bestückungsdichte sind auf Baugruppen, die Bauteile enthalten, die mittels Selektivlöten gelötet werden, auch kleine SMD Bauteile geklebt werden, die nahe, oder im Wärmeeinflussbereich der Lötwelle sitzen. 3. Große Bauteile, die einer starken mechanischen Beanspruchung unterliegen, z. B. Stecker werden oft geklebt um die mechanische Festigkeit zu erhöhen. 4. Bauteile, die nach dem Bestücken, bis zum Löten, oder auch beim Lötvorgang ihre Position nicht mehr verändern dürfen (Selbstzentrierung) werden geklebt. Spezialfall, Bauteile die auf geneigten, schiefen Ebenen sitzen müssen sofort nach dem Bestücken durch Kleben fixiert werden. (3-Dimensionale Leiterplatten) 04.02.2013 Page 3
Gängige Kleberdispensverfahren Jet-Dispenser Schrauben-Dispenser Gewünschtes Ergebnis 04.02.2013 Page 4 Zeit - Druck - Dispensen Source: Asymtek, White Paper, March 2000 Practical Production Applications for Jetting Technology
Dispens-Valve Heute genutzte Dispensmethode Der Kleberauftrag wird mit einer extra Maschine die nur klebt oder durch Ersetzen eines Bestückkopfes gemacht. (großer Flächenbedarf, geringere Bestückleistung) Pad Pad Höhen-oder Abstandsmessung ist notwendig (oder Abstandhalter) Ein Fehler beim Dispensen kann eine komplette Leiterplatte unbrauchbar machen. Leiterplatte Klebertropfen Für die Klebepunkt Inspektion wird meist ein AOI benötigt 04.02.2013 Page 5
Umkehrung des Dispensprinzips unter Einsatz eines Jet- Ventils zum Kleberdispensen in einer Bestückmaschine Pipette Bauteil Neue Idee 180 Das bedeutet Kleber wird in Zukunft nicht mehr auf die Leiterplatte dispensiert, sondern direkt von unten auf das jeweilige Bauteil aufgespritzt. 04.02.2013 Page 6
Welchen Vorteil bringt es, den Klebertropfen unten auf dem Bauteil zu haben? SMD-Bauteil Klebertropfen 04.02.2013 Page 7 Jet-Dispens-Valve Das Jet-Dispens-Ventil wird in eine Art Zuführmodul eingebaut, daraus ergibt sich eine hohe Flexibilität, ein Wechsel von Linie zu Line ist einfach, der Platzbedarf ist sehr gering, die gesamte Einheit ist leicht zugänglich. Wenn kein Kleber benötigt wird, wird er einfach von der Linie genommen. Klebertropfen werden mit dem vorhandenen Vision-System inspiziert. Fehler werden sofort entdeckt und automatisch, durch Abholen eines neuen Bauteils behoben. Geringes Invest um die oft wenigen benötigten Klebepunkte zu setzen.
SIPLACE Glue Feeder Düsen Heizung Druckluft Einstellung Status LED Entriegelungs- Knopf Werkzeug für Düsenwechsel Manometer Druckeinstellung Kleber Kartusche Standard Förderer Schnittstelle für Strom und Daten Anschluss Sicherheitskreis Druckluftanschluss 04.02.2013 Page 8
Video Clip GlueFeeder (Programmierung Aufrüsten Produktion - Abrüsten & Reinigen) 04.02.2013 Page 9
Vorteile des SIPLACE Glue Feeder Der Glue Feeder kann wie ein Förderer frei auf jeder Maschine gestellt werden. Ein Modul kann auf beliebigen Linien eingesetzt werden. Kleber kann mit dem jeweiligen Produkt von Linie zu Linie mitgenommen werden Der Abstand zwischen der Dispenser-Düse und dem Bauteil ist genau einstellbar. Die Z-Achse des Bestückkopfes kann dafür verwendet werden. ( Kein Abstandhalter notwendig ) Der Abstand kann für jedes Bauteil ( Klebertropfengröße und Medium Eigenschaften ) individuell eingestellt werden. Die Position (X/Y) der Dispensdüse kann mit der LP-Kamera exakt vermessen werden, die Höhe kann mit Pipette vermessen werden. Für Reinigungs-, Nachfüll- oder andere Arbeiten ist das Modul leicht zu entnehmen. ( Wie ein Förderer ) Die Position des Klebertropfens kann mit dem Visionsystem auf Anwesenheit kontrolliert und vermessen werden. Bei fehlerhaften Tropfen muss nur ein Bauteil verworfen werden, aber keine Leiterplatte Einfachste Nachrüstbarkeit und geringe Kosten, da im wesentlichen Standardteile und Schnittstellen verwendet werden. Der Kleber kann immer auf eine zur Dispensachse senkrechte Fläche aufgebracht werden (unabhängig von der Form der Leiterplatte) 04.02.2013 Page 10
Vorteil: Kleben auf 3D-Leiterplatten ist einfach machbar 3D-MID Senkrechte Bestückebene 1. 2.. 3.. 04.02.2013 Page 11
Genaue Vermessung der Düse (X/Y) und Z-Höhe mittels vorhandener Kamera und Z-Achse Z Bei jedem Stellen des Glue Feeders auf dem Bestücker wird die genaue Position der Düse vermessen. Deshalb können Klebepunkte sehr exakt platziert werden, und das mit in der Maschine vorhandenen Messmitteln. X Y 04.02.2013 Page 12
SIPLACE Glue Feeder aufgerüstet zusammen mit Bauteilförderern Die Breite des Glue Feeder entspricht der eines 44 mm Gurtförderers. (belegt 5 x 8 mm-stellplätze) Ein GlueFeeder kann pro Wechseltisch gestellt werden. Alle GlueFeeder auf einer Maschine müssen mit den gleichen Klebertyp arbeiten. 04.02.2013 Page 13
Automatische Kontrolle - Verhinderung unkontrollierter Klebeschüsse Vor der Aktivierung des Glue Feeders wird die Anwesenheit des Bauelements überprüft: 1. Vision System (Anwesenheit) 2. Überprüfung mit dem Vakuumsensor (grosse Bauteile) 3. Überprüfung mit dem Bauteilsensor (Kleine Bauteile) 04.02.2013 Page 14
Eckdaten für Klebepunkte am Beispiel Heraeus PD 205A-Jet oder Loctite 3621 Kleinster Durchmesser Einzelpunkt *: 0.6-0.7 mm (+/- 0.1 mm) Durchmesser für Punkt aus 5 Schuss*: 1.0 mm (+/- 0.2 mm) Höhe eines Einzelpunktes *: 0.15 mm (+/- 0.02 mm) Höhe für Punkt aus 5 Schuss *: 0.2 0.3 mm * für Flachdüse mit100 μm Öffnung und beiverwendung von Heraeus PD 205A-Jet ( bei 53 C) oder Loctite 3621 (bei 53 C) 04.02.2013 Page 15
2 Standard Kartuschengrößen können verwendet werden 10 cm³ und 30 cm³ ( Wechsel ohne Werkzeug) Kartusche Volumen Außendurchmesser Länge d Reichweite Punktdurchmesser d 0,6 mm Höhe h 0,15 mm Volume 0.018 mm³ = 18 nl 10 cc 500,000 x 0.6 mm dots 30 cc 1.500.000 x 0.6 mm dots 04.02.2013 Page 16 Page 16
Bauteilbeschaffenheit Unregelmässige Oberfläche Bediener müssen darauf achten, dass sie nicht Klebepunktpositionen in Bohrungen programmieren Unregelmässige Bauteiloberflächen beeinflussen den Klebe Punktform Dem Bediener wird empfohlen, zuerst das Bauteil (Unterseite) zu prüfen, bevor der Klebepunkt programmiert wird. 04.02.2013 Page 17
DANKE für Ihr Interesse! Name: Dipl.-Ing. Norbert Heilmann Abteilung: ASM AS PM 1 Adresse: Rupert-Mayer-Str. 44, 81379 München, Germany Tel.: +49 (89) 20800-21364 e-mail: norbert.heilmann@asmpt.com