Schablone

Mar 28, 2024

Imagineering Inc., Elk Grove Village, Illinois

Seit vielen Jahren ist der Schablonendruck die Standardmethode zum Auftragen von Lotpaste auf oberflächenmontierte Leiterplatten (PCBs). Es stellte eine dauerhafte Methode zum Auftragen von Lötpaste dar, es gab jedoch immer Schwierigkeiten, die den Wechsel von einem Produkt zum anderen im Montagevorgang erheblich verlangsamten und zusätzliche Kosten verursachten. Eine große Herausforderung bei neueren, kleineren Elektronikbaugruppen ist der große Größenunterschied zwischen den Komponenten. Daher ist es schwierig, mit einer Schablone die richtige Menge Lotpaste für jedes Bauteil aufzutragen. Das größte Problem besteht darin, schnelle Prototypen herzustellen, ohne die bereits laufende Serienproduktion zu stören. Der Produktwechsel erfordert zeitaufwändige Anpassungen des Schablonendruckprozesses und die unnötige Stilllegung einer teuren Montagelinie für den Produktwechsel. Der größte Einfluss auf die Lötqualität bleibt, dass die Schablonentechnologie nicht in der Lage ist, das Lotpastenvolumen im laufenden Betrieb je nach Teil zu variieren.

Das Hochgeschwindigkeitsauftragen von Lotpaste per Jet-Druck wird durch ein einzigartiges Auswurfverfahren ermöglicht. Bei dieser Technik werden winzige Tröpfchen Lotpaste aus einer Kartusche über einen Auswurfmechanismus an den in der Gerber-Datei erforderlichen Positionen auf die Leiterplatte geschleudert. Das Auswerfersystem arbeitet mit einer Geschwindigkeit von bis zu 500 Tropfen pro Sekunde, was den Lotpastendruck im laufenden Betrieb ermöglicht. Die verschiedenen Arten von Lotpasten, die für den Jet-Druck verwendet werden, werden in Standardkartuschen geliefert. Die Kartusche lässt sich in Sekundenschnelle in die Maschine einrasten, so dass der Wechsel von Zinn/Blei- auf bleifreie Lotpaste in wenigen Minuten erfolgen kann. Ein Barcode-Etikett auf der Lotpastenkartusche und ein Identifikationschip in der Kassette stellen sicher, dass nicht versehentlich die falsche Art von Lotpaste oder Lotpaste, deren Verfallsdatum abgelaufen ist, geladen wird.

Das elektronische Identifikations-Barcode-Etikett und der Kassettenspeicher ermöglichen automatische Maschineneinstellungen. Sobald der Einfügecode-Typ eingegeben ist, kann der Druck beginnen. Die berührungslose Jet-Drucktechnologie übt keine Kraft auf die Leiterplatte aus, daher sind keine Stützstifte erforderlich, was die Geschwindigkeit von Anfang bis Ende weiter verbessert. Darüber hinaus richtet das Druckprogramm die Leiterplattendehnung anhand der Referenzmarkierungen automatisch aus und passt sie an. Eine genaue Temperaturregelung stellt sicher, dass jederzeit die richtige Viskosität der Lotpaste aufrechterhalten werden kann, was wiederum zu einer höheren Anwendungsgenauigkeit führt.

Der Prozess wird vollständig softwaregesteuert. Die Lotpastenmengen können bei Bedarf geändert werden. Das Tintenstrahldruckverfahren ermöglicht die präzise Kontrolle von Lotpastendepots in drei Dimensionen. Es ist möglich, das Volumen, die Flächenabdeckung, die Höhe und die Schichten der Lotpaste, die für jedes einzelne Pad, jede Komponente und jedes einzelne Gehäuse aufgetragen werden müssen, genau abzustimmen. Inkjet kann Pads für Komponenten mit Abständen von nur 0,4 mm (16 mil) drucken. Mit diesem Maß an Kontrolle können kleine Ablagerungen neben großen gedruckt werden, was bei Schablonen nur schwer möglich war, was zu zeitaufwändigen Handlötvorgängen führte. Um ein hohes Maß an Flexibilität zu gewährleisten, können Druckprogramme bei Bedarf problemlos im laufenden Betrieb angepasst werden.

Das Fehlen von Schablonen bedeutet weitere Vorteile der Zeitersparnis, z. B. kein Spezialpapier zum Abwischen der Unterseite, kein Bedarf an Schablonenreinigungsmaschinen, kein Aufräumen und Lagern der Schablonen und kein Risiko einer Beschädigung der Schablonen bei der Handhabung.

Diese Arbeit wurde von Khurrum Dhanji von Imagineering, Inc. durchgeführt. Für weitere Informationen klicken Sie hier.

Dieser Artikel erschien erstmals in der Januarausgabe 2016 des NASA Tech Briefs Magazine.

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