Der Lotpastendruck ist der erste Schritt bei der Produktion von Leiterplatten. Bei diesem Verfahren wird eine Paste bestehend aus Lotkugeln und Flussmittel auf die Leiterplatte aufgetragen. Im weiteren Prozess werden automatisiert Bauteile bestückt und diese in einem Reflow-Ofen, welcher die Lotkugeln aufschmilzt, verlötet.
Das Aufbringen der Lotpaste wurde bisher über ein Siebdruckverfahren realisiert. Bei diesem Prinzip wird eine Schablone aus 150µm dickem Edelstahl benötigt, welche speziell für jede Leiterplatte angefertigt wird. Alle Bereiche, die auf der Leiterplatte mit Lotpaste bedeckt werden sollen, sind freigestellt. Pro Leiterplatte können dies bis zu zweitausend Ausbrüche sein.
Um die Lotpaste aufzutragen, wird die Schablone mit Hilfe eines Kamerasystems auf der Leiterplatte ausgerichtet. Ein Rakel streicht anschließend mit gleichmäßigem Druck die Paste durch die Ausbrüche.
Bei der Protronic wurde bisher ein halbautomatischer Schablonendrucker verwendet, welcher jedoch schon etwas in die Jahre gekommen war und Reparaturen benötigte. Aus diesem Grund wurde die Produktion hinsichtlich Produktvielfalt und Produktionsmengen analysiert, um herauszufinden welcher Maschinentyp für den Einsatzzweck der Beste sei. Dabei hat sich herauskristallisiert, dass es ein Fertigungsspektrum von Einzelstücken, Nullserien von 20-50 Stk. über Kleinserien von 200 Stk. bis hin zu Serien von 5000 Stk. Pro Jahr gibt. Zusätzlich ändern sich im Laufe der Zeit die Anforderungen an bestehende Produkte, was eine Revisionierung der Geräte zufolge hat.
Ein halbautomatischer Schablonendrucker wird für Einzelstücke und kleine Stückzahlen eingesetzt. Hingegen werden vollautomatische Schablonendrucker standartmäßig in eine Bestücklinie integriert, laufen 24 Stunden am Tag und schaffen aktuell aller 12 Sekunden eine neue Leiterplatte. Solche Drucker werden bspw. bei großen Bestückern verwendet, welche in kurzer Zeit immense Stückzahlen liefern müssen. Der entscheidende Nachteil des Schablonendruckers ist, dass für jedes Produkt eine Schablone benötigt wird.
Deswegen wurde sich bei der Protronic für ein alternatives Druckverfahren entschieden. Dieses wird als JETPRINTING bezeichnet. Bei diesem Verfahren wird die Lotpaste in kleinen Punkten auf die Leiterplatte geschossen. Diese besitzen einen Durchmesser von 300µm und je nach Größe, der zu bedeckenden Fläche werden mehrere von ihnen für ein Lötpad benötigt. Die Lotpaste wird dabei aus einer Kartusche direkt auf die Leiterplatte gedruckt.
Die daraus entstehenden Vorteile für die Produktion sind groß. Im Hauptfocus steht die schablonenfreie Fertigung. Es kann innerhalb von Minuten ein Jet-Programm erstellt werden und die Produktion gestartet werden. Es muss nicht mehrere Tage auf eine neue Schablone gewartet werden. Ein weiterer Vorteil eines Jetprinters ist die Möglichkeit, die Menge der Paste während der Produktion anzupassen. Dies kann von Nöten sein, wenn entweder zu viel Paste Kurzschlüsse oder zu wenig Paste keine optimale Lötstelle erzeugt. Die Menge der benötigten Paste kann im Vorfeld der Produktion nur vermutet werden. Durch diese Möglichkeit der Anpassung wird in der Produktion Nacharbeit eingespart und im schlimmsten Fall das bestellen einer neuen Schablone verhindert. Durch den Umstand, dass sich die Lotpaste bei einem Jetprinter in einer Luftdichten Kartusche befindet, werden zusätzlich Umwelteinflüsse wie Temperatur und Luftfeuchte verringert.
Dies alles trägt dazu bei, dass kostengünstiger Einzelplatinen gefertigt werden können, der Wechsel von Produkten schneller geht und Qualität im laufenden Prozess gesteigert wird. Hinzu kommt, dass dies alles kein Nachteil bei der Fertigung von großen Serien ist, welche eine hohe Prozesssicherheit benötigen.
Jens Unglaube (Entwicklung)
