Entwicklung eines Ventil-Systems zur kontaktlosen Dosierung von Lotpasten mittels Jetprozessen (VERSOJET)

Bei der Entwicklung und Herstellung von elektronischen Baugruppen, wie z. B. für Computerplatinen, sind kurze Durchlaufzeiten notwendig. Eine Herausforderung im industriellen Lötprozess für Kleinserien ist das zeitaufwendige, kostspielige Auftragen von Standard-Lotpasten auf das Leiterplattenmaterial. Bislang werden dazu Schablonendrucker eingesetzt, die bei jeder Leiterplattenänderung mit neuen Schablonen bestückt werden müssen. Oder es wird auf zwar flexible, aber extrem langsame, sogenannte Dispenssysteme zurückgegriffen. Großes Entwicklungspotenzial bietet hierbei das sogenannte Jet-Verfahren, bei dem berührungslos, d. h. ohne Schablone und Zusatzwerkzeug Lotpasten auf Leiterplatten mit Hilfe der Tintenstrahldrucktechnologie aufgetragen werden. Das Problem beim Jet-Verfahren ist, das die in der Lotpaste enthaltenen Lotpartikel zur Verklumpung neigen. Unter starker mechanischer Belastung beim Auftragen des Lotes verstopfen dann die Druckdüsen.

Im Forschungsprojekt VersoJet wurde daher ein sogenanntes Jetsystem zum berührungslosen automatisierten Lotauftragen entwickelt. Mit diesem lassen sich standardisierte Lotpasten wie z. B. SnAgCu Typ5 mit Hilfe von Fertigungsautomaten auf Leiterplatten flexibel und verklumpungsfrei in Position und Menge industriell automatisiert auftragen. Die Mechanik ist mit piezoelektrischen Antrieben ausgestattet. Das Jetsystem erhält dadurch die Fähigkeit, auf die besonderen Anforderungen von Lotpasten bei der Dosierung einzugehen. Dazu wurde eine Mechanik zum schnellen, gezielten und verklumpungsfreien Auftragen von Lotpasten entwickelt. Dabei konnte das Zusammenspiel physikalischer Parameter, wie z. B. Druck, Beschleunigung und Temperatur in der neuartigen Dosiereinheit sowie im Jetprozess (Aufspritzen der Lotpaste) beschrieben und im industriellen Einsatz erprobt werden. Resultierend ergab sich ein völlig neuartiges Dosierventil mit softwarebasierter elektronischer Ansteuerung. Die so realisierte Steuerung zeichnet sich durch extreme Schnelligkeit, hohe Leistung und große Flexibilität aus.

Das neue Dosiersystem wird über geeignete Schnittstellen in am Markt vorhandene Fertigungssysteme integrierbar sein. Es entstehen neue Märkte für Hersteller von Positioniersystemen und deren Zulieferer. Darüber hinaus werden mit dem neuen Dosiersystem die Möglichkeiten zur Gestaltung von Leiterplatten ergänzt.

• Technische Universität Berlin
• Vermes Microdispensing GmbH