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Wie man Druckfehler durch Schabloneninspektion vermeiden kann
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Schabloneninspektion

Wie man Druckfehler durch Schabloneninspektion vermeiden kann

Winzige Löcher, riesige Auswirkung: Wegen der fortschreitenden Miniaturisierung der Baugruppen werden Größe, Form und Sauberkeit der Druckschablonenöffnung zum Nadelöhr der Fertigung – warum eine Schabloneninspektion sich rechnet.

Ob die Schablone keine Materialrückstände aufweist, kontrolliert das Schabloneninspektionssystem von Sunmenta. (Bild: Sunmenta)
Ob die Schablone keine Materialrückstände aufweist, kontrolliert das Schabloneninspektionssystem von Sunmenta. (Bild: Sunmenta)

70 Prozent der Fehler in der Elektronikfertigung entstehen gleich beim ersten Prozessschritt: dem Drucken. Dies ist, zumindest seit SPI-Systeme den SMD-Markt erobert haben, eine altbekannte Weisheit, die der Lotpasteninspektion ihre Berechtigung gibt. Doch wäre es nicht besser, diesen Ausschuss erst gar nicht zu produzieren, statt ihn dann nach der SPI-Kontrolle auszusortieren?

Die heikle Fehlerzahl von 70 Prozent resultiert nicht etwa daraus, dass die Druckerhersteller ihre Hausaufgaben nicht gemacht hätten. Sie ist so hoch, weil schon vor dem ersten Druck eine Vielzahl von Parametern – menschliche wie maschinelle – zusammenkommen, die das Resultat beeinflussen. Deshalb: Druckprozessoptimierung beginnt schon bei der Schablone.

Schauen wir uns einmal den Einfluss der Schablone auf den Druckprozess an: Wie entstehen hier Druckfehler?

Dabei klammern wir das Herstellungsverfahren der Schablone aus. Aber auch hier kann es schon zu Fehlproduktionen kommen, auf die die meisten SMD-Fertiger jedoch kaum Einfluss nehmen können, da die Schablonenproduktion häufig in Auftrag gegeben wird. Wir gehen hier also von einer perfekt produzierten Schablone aus.

Der Maschinenbediener spannt diese Schablone in den Drucker und die Produktion beginnt. Je nach Druckmaterial (Paste oder Kleber) ist eine gewisse Anzahl an Druckvorgängen möglich, bis sich so viele Reste in den Schablonenöffnungen gesammelt haben, dass nicht mehr genug Lot aufgetragen und damit ein Fehler produziert wird. Kurz: Die Schablone muss gereinigt werden. Viele Drucksysteme bieten dafür auch schon spannende Tools rund um die Reinigungszyklen. Wie aber wird überprüft, ob die Reinigung auch ausreichend genau war, ob nicht doch noch Rückstände in den Öffnungen sind?

In der Praxis schaut ein Bediener über die Schablone. Aber kann man ein menschliches Auge wirklich dafür verantwortlich machen, ob eine Schablonenöffnung von 100µm sauber ist oder nicht? Dabei bedenke man, dass ein menschliches Haar rund 50 µm dick ist. Finden Ihre Augen das Haar in der Suppe, also in der Schablonenöffnung?

Weil die Zeit für die visuelle Überprüfung und auch die hohen Folgekosten einer verschmutzten, aber vom Menschen nicht entdeckten Schablonenöffnung stark ins Gewicht fallen, macht es Sinn, diesen Vorgang zu automatisieren – mit einem Schabloneninspektionssystem.

Der Hersteller Sunmenta bietet hier eine breite Auswahl an Systemen, die die Schablone auf Fläche, Position, Offset, Größe, Fremdkörper, Kratzer, fehlende, verstopfte oder zusätzliche Öffnungen überprüfen und die Schablonenspannung und -dicke messen.

Aber rechnet sich das? Ja, denn wie eingangs erläutert, wird ein kritischer Prozessschritt – wir erinnern uns an die 70 Prozent – dadurch wesentlich sicherer, und die Folgekosten werden abgewendet. Zudem werden Mitarbeiter entlastet, weil ein Schabloneninspektionssystem die Prüfung in wesentlich kürzerer Zeit erledigt und zugleich noch Daten für die Traceability liefert.

Wer die Investitionskosten scheut und sich auf sein SPI-System beruft, das ja den Druckprozess überprüft, dem sei gesagt: Man findet zwar dadurch den Fehler, aber man hat noch nichts dafür getan, ihn nicht wieder zu machen. Das eine System überprüft die Schablone, das andere die Lotpaste. Zudem bietet ein Schabloneninspektionssystem auch die Möglichkeit, die Schablonenspannung sowie die nach Vorgabe geschnittene Schablone bei der Anlieferung zu überprüfen: Fehler in der Schablonendicke und falsch platzierte Öffnungen führen zu exzessivem oder unzureichendem Lotpastenauftrag sowie Offsets – weitere Fehlerparameter, die in diesem Beitrag noch gar nicht beleuchtet wurden.

Weil immer mehr und immer kleinere Komponenten auf eine Baugruppe gepackt werden, müssen folglich auch die Schablonenöffnungen immer kleiner werden. Dadurch wird zugleich der Spielraum für Fehlertoleranzen geringer. Das Thema Schabloneninspektion wird also wichtiger denn je, weshalb SmartRep auf der SMTconnect 2022 seine Lösungen und Konzepte dazu vorstellt.

Besuchen Sie uns in Halle 4A, Stand 230.

Ob die Schablone keine Materialrückstände aufweist, kontrolliert das Schabloneninspektionssystem von Sunmenta. (Bild: Sunmenta)

„Druckprozessoptimierung beginnt schon bei der Schablone. Durch die Miniaturisierung der Baugruppen sind die Schablonenöffnungen so winzig geworden, dass die Prüfung der Schablonenreinigung nicht mehr manuell erfolgen kann. Es ist wichtig, diesen Prozessschritt zu automatisieren, um hohe Folgekosten zu vermeiden.“

Dr. Julia Traut

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Veröffentlichungsdatum

02.11.2021

Tags

  • Test- und Inspektionslösungen (AOI, AXI, ICT)