Mikro Bestückung Mikro + Nano Dosieren Mikro Laserlöten. Möglichkeiten der Aufbau- und Verbindungstechnik für 3D-MID

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1 Mikro Bestückung Mikro + Nano Dosieren Mikro Laserlöten Möglichkeiten der Aufbau- und Verbindungstechnik für 3D-MID

2 Agenda Anforderungen im Wandel Herausforderungen der räumlichen Aufbau- und Verbindungstechnik Lösungen für die Herausforderungen der räumlichen Aufbau- und Verbindungstechnik 3D-Manipulation 3D-Erkennung 3D-Dosieren 3D-Bestückung Zusammenfassung

3 Anforderungen der Aufbau- und Verbindungstechnik im Wandel Handling von dreidimensionalen Baugruppen Präzise und reproduzierbare Dosierung und Bestückung von Komponenten Löten auf verschiedenen Substratmaterialien (z.b. Kunststoffen) 01: Aufbau- und Verbindungstechnik im Wandel

4 Herausforderungen der räumlichen Aufbau- und Verbindungstechnik (I) Handling von dreidimensionalen Baugruppen Präzise Manipulation von dreidimensionalen Bauteilen Automatisches Zuführen der dreidimensionalen Produkte 02: Dosieren MID auf 3D-Substrataufnahme 03: Überwindung des Substratdenkens 04: Bestückung MID 05: 3D Multi Manipulation Unit

5 Herausforderungen der räumlichen Aufbau- und Verbindungstechnik (II) Präzise und reproduzierbare Dosierung und Bestückung von Komponenten Räumliche Orientierung der Maschine Verbesserte Zugänglichkeit der Bearbeitungspositionen Gesteigerte Anforderungen an die Genauigkeit aufgrund der fortschreitenden Miniaturisierung (z.b. SMD 01005) Reproduzierbares Dispensen im Nanoliter-Bereich 06: Laserlöten SMD : Dosierung im Nanoliter-Bereich 08: Bestückung MID in Serienproduktion 09: Dosierung auf menschlichem Haar

6 Herausforderungen der räumlichen Aufbau- und Verbindungstechnik (II) Löten von dreidimensionalen Baugruppen Löten auf verschiedenen Substratmaterialien (z.b. Kunststoffen) Löttemperatur > zulässige Temperatur vom Substratmaterial Fixieren von SMD-Komponenten auf geneigten Oberflächen und wenden der dreidimensionalen Baugruppe um 180 Grad Thermische Belastung des MID während des Lötprozesses (temperaturempfindliche Bauteile wie z.b. Mikrofone, Mikrosensoren, diverse Kunststoffe) Mikro-Risse, kalte Lotstellen, Grabsteineffekt gerade bei kleinen SMDs 10: Dilas Laserkopf in VICO Laser

7 Lösungen für die Herausforderungen der räumlichen Aufbau- und Verbindungstechnik 3D-Manipulation Räumliche Manipulation von Komponenten Inline 3D-Alignment Support 3D-Manipulation Unit bietet echte 3D Ausrichtung mit 5 Freiheitsgraden Simultanes Prozessieren von 25 Achsen Überwinden der Substratvorstellung Verbinden und übergeben von Komponenten 11: MID Bestückung auf 3D Substrataufnahme 12: 3D Multi Manipulation Unit 14: MID Demonstrator auf Inline 3D Alignment Support 13: MID Demonstrator auf Inline 3D Alignment Support

8 Lösungen für die Herausforderungen der räumlichen Aufbau- und Verbindungstechnik 3D Erkennung Erkennung der räumlichen Positionierung der Oberfläche Kontrolle der Abweichung von der Soll- Position Automatische 3D Positionskorrektur des Werkzeugkopfes beziehungsweise des Substrates 16: 3D Inspektionsmodul 15: 3D Inspektionsmodul

9 Lösungen für die Herausforderungen der räumlichen Aufbau- und Verbindungstechnik 3D-Dosieren Präzise Positionierung der Nadel zum Substrat (Nadelabstand) Volumengeregelte Dosierköpfe erkennen Veränderungen in der Viskosität des Materials und kompensieren diese Schwankungen 19: Dosiermuster 18: Nadelkalibrierung 17: 3D Dosieren

10 Dosieren von Klebematerialien Anforderungen Präzision: Dosiermenge Milliliter- bis zu Nanoliter-Bereich Materialien mit unterschiedlichen Fließeigenschaften Konstanz im Prozess trotz sich ändernder Fließeigenschaften Präzision: Positionierung das Materials Kleinste Toleranzen In Kavitäten Präzision: Dosierform Muster (BGA/DIP-Kontaktflächen) Geometrische Formen (Kreise, Vielecke, Linienbahnen, Punkte) Definierte, gleichmäßige Schichtdicke oder Bahnhöhe Optische Nachinspektion der Klebepunkte Form und Höhe 3D Inspektionssystem 20: Direkt Dispensstation 21: Dosiermuster

11 Lösungen für die Herausforderungen der räumlichen Aufbau- und Verbindungstechnik 3D-Bestückung Hohe Reproduzierbarkeit aller Positionierachsen Kraftkontrollierte Bestückung 3D-Ausrichtung aller Komponenten mit einer Unterseiten- Inspektionskamera Frei kombinierbare Arbeitsköpfe, bei denen jeder eine z-achse von 150mm hat Bestückungen in tiefe Kavitäten 22: Bestückung Sensoren 23: Bestückung MID Demonstrator

12 Lösungen zum Fixieren von Bauteilen Selektives Laserlöten direkt nach der Bestückung SMD Kleber Fixieren der Bauteile vor der nachfolgenden Manipulation Leitklebende Verbindung Verbindung mit UV-Kleber Einfach/Mehrfach Bestrahlung Optional: Voraktivierung Bestrahlung mit UV-Licht unmittelbar vor der Positionierung der Komponente Kombination von UV-Licht und Wärme (Dual Bond) Voraktivierung des Klebers mit UV-Strahlung Aushärten bei Raumtemperatur oder im Ofen 24: UV-Kopf

13 Verbindungstechnik und Temperaturbelastung (I) Manuelles Löten Kritisch: hohe Umgebungstemperatur Reflow-Löten kritisch: das gesamte Produkt wird auf Grad erhitzt 25: Manuelles Löten 26: Reflow-Lötofen

14 Verbindungstechnik und Temperaturbelastung (II) Dampfphasenlöten mit Niedrigtemperatur-Lotpaste Kritisch: das gesamte Produkt wird auf bis zu Grad erhitzt Leitkleben Kritisch: das gesamte Produkt wird auf bis zu Grad erhitzt Selektives Laserlöten mit Hoch- oder Niedrigtemperatur-Lotpaste Punktueller, minimaler Spot erhitzt auf Grad 27: MID-Fertigungslinie VICO XTec vor IBL-Dampfphase 28: Selektives Laserlöten auf MID

15 Lösung Selektives Laserlöten Reduzierung von Temperaturstress der gesamten Komponente durch eine punktuelle Erhitzung Selektives Erhitzen der Lötstelle um das Ausbluten zu verhindern Löten von temperaturempfindlichen Komponenten Nur die Lötstelle wird erhitzt, nicht der aktive Bereich Fixierung der Komponenten ist direkt nach der Bestückung möglich Simultanes Aufschmelzen mehrerer Lötstellen um den Grabsteineffekt zu vermeiden 29: Selektives Laserlöten auf MID

16 Beispiele aus aktuellen Applikationen Dampfphasenlöten LEDs und andere Komponenten auf 3D MID Selektives Laserlöten Temperaturempfindliche Komponenten wie Mikrofone oder Sensoren auf PCBs oder 3D- MID Leitkleben ASICs und SMD Komponenten auf 3D-MID 30: MID Demonstrator 31: Selektives Laserlöten auf MID 32: Lötpunkte auf MID

17 Zusammenfassung Verbindungsmethoden unter Berücksichtigung der Produkteigenschaften Temperaturempfindlichkeit Durchlaufzeit Substratmaterial Komponenten Technologie Lotpaste / Leitkleber Dosiermethoden 33: Reproduzierbarkeit kleinste Dosiermengen 34: Bauteilzuführung von Schüttgut

18 Thank you very much for your attention Arigatou gozaimashita ありがとうございました Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

19 Kontakt Häcker Automation GmbH Tel: Inselsbergstraße 17 Fax: D Schwarzhausen Germany Web: Facebook: Twitter: