Hohe Erstausbeute beginnt im Schablonendruck


Ersa Webinar „Fehler im Druckprozess und Folgen in der SMT-Linie“

Ersa Webinar „Fehler im Druckprozess und ihre Folgen in der SMT-Linie“ mit Schablonendruck-Experte Wolfram Hübsch
Ersa Webinar „Fehler im Druckprozess und ihre Folgen in der SMT-Linie“ mit Schablonendruck-Experte Wolfram Hübsch
Ersa Kollegen unterstützen im Hintergrund bei jedem Webinar
Im Druckprozess in der SMT-Linie sind vielfältige Einflussgrößen zu meistern
  
 


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Wertheim, 15.05.2020
Als Systemlieferant bildet Ersa auch in seiner Webinar-Reihe das gesamte Spektrum der Elektronikfertigung ab – nach „Wasserbasiertes Flussmittel“ und „Selektives Miniwellenlöten“ folgte im dritten Webvortrag für Lötsysteme das Thema „Fehler im Druckprozess und ihre Folgen in der SMT-Linie“. Im ausgebuchten 60-minütigen Webvortrag beleuchtete Ersa Produktmanager Wolfram Hübsch den Schablonendruck von allen Seiten.


Ziel beim Druckprozess in der Elektronikfertigung sei es, Fehler bereits am Anfang des Prozesses auf ein Minimum – ideal: die Null-Fehler-Quote – zu reduzieren und damit auch die Kosten in wirtschaftlichem Rahmen zu halten. In der realen Fertigung summieren sich nicht selten kleinere Probleme im Lauf der einzelnen Prozessschritte und werden zu größeren Schwierigkeiten. Neben dem Druck- und Reflowprozess sind daher zahlreiche Einflussgrößen zu beachten, die qualitative Probleme verursachen können – etwa Leiterplatte, Bauteile, Prozess, eingesetzte Anlagen, das Umfeld und auch der Bediener. Für eine hohe Erstausbeute (First Pass Yield, kurz FPY) brauche es eine ausgeklügelte Strategie, die Produktivität und Qualität in Einklang bringt, aber auch die Kosten im Blick behält.


Vor allem lohne es sich, die Einflussgrößen des Druckprozesses näher zu betrachten, da hier die Fehlerpotentiale im SMT-Prozess nahezu zwei Drittel ausmachen können – auch hier offenbart ein Heranzoomen auf Equipment (Prozesszeiten/-fähigkeit, Toleranzen), Prozess (Rakelparameter, Reinigung, Inspektion), Material (Leiterkarte, Lotpaste, Schablone), Umwelt (ESD, Bediener) und Bediener mögliche Verbesserungen. Anders als noch vor 20 Jahren habe es der Schablonendruck inzwischen mit einem großen Bauteilspektrum zu tun, das unterschiedliche Anforderungen etwa an Lotmenge und Layout stelle. Eine 2D-partielle Inspektion genüge schon lange nicht mehr, mittlerweile sei die vollflächige 3D-Inspektion als Standard anzusehen – gerade bei der Volumenbestimmung von kleinen, sehr feinen Pads.


Wie sieht also der perfekte Schablonendruck aus? Er sollte exakt geformt sein und scharfkantige, ebene und im Volumen konstante Lotdepots drucken – eine bis 90% bedruckte Fläche gilt als „einwandfrei“, bis 70% als „ausreichend“ – bei weniger als der Hälfte ist das Ergebnis „nicht akzeptabel“. Ziel des SMT-Druckprozesses ist ein ausreichendes Volumen für Lötverbindungen ohne Lotbrücken und mit konstantem Lotvolumen nach der Reflowlötung. Die Grenzwerte für den Lotpastendruck werden neben der bedruckten Lotfläche bestimmt über Brückenbildung (nicht höher als 20%), das Volumen und die Höhe.


„Bei allen Maschinen führt Ersa vor Verlassen des Werkes eine Maschinenfähigkeitsuntersuchung durch – das heißt, es werden mindestens 50 Leiterplatten vermessen und mit zwei externen Kameras die Wiederholgenauigkeit bestimmt“, erklärt Wolfram Hübsch. Damit ist die Einhaltung der Prozessgrenzen der Maschinen gewährleistet. Druckfehler können auftreten in Form von Pastenverschleppung, Druckversatz, Lotbrücken, Lötfehler und als zu hohes bzw. zu geringes Pastenvolumen. So kann etwa der Druckversatz zurückzuführen sein auf eine geschrumpfte bzw. gedehnte Leiterplatte bzw. eine mangelhafte Kalibrierung. Ein solcher Fehler kann nach dem Reflowprozess zu Brückenbildung führen, die aber auch durch einen zu hohen Pastenauftrag oder Bestückversatz entstehen kann. Neben Hinweisen zu sinnvollem Reinigen bei der Schablonenunterseitenreinigung gab es praxiserprobte Hinweise, wie „Grabsteine“, Lotperlen oder „Voids“ genannte Gaseinschlüsse bei QFN-Bauteilen vermieden werden können.

 

Individuelle Fragen zum Schablonendruck beantworten die Ersa Experten gern und unterstützen Kunden individuell dabei, ihre Elektronikfertigung mit zukunftsfähigen, modularen Systemen in die Nähe des Null-Fehler-Ideals zu optimieren.