EUTECT GmbH nimmt am MID Summit 2019

Die Forschungsvereinigung Räumliche Elektronische Baugruppen 3-D MID e.V. lädt zum MID Summit 2019 ein, an dem sich Mitglieder sowie externe Interessenten vernetzen und austauschen können. Verschiedene Themen rund um das Thema 3-D MID werden in Vorträgen vorgestellt.  Die EUTECT GmbH nimmt an dieser Veranstaltung als Mitglied teil und präsentiert verschiedenste selektive Lötprozesse für dreidimensionale Anwendungen.

„Das Löten dreidimensionaler Baugruppen birgt einige Herausforderungen“, so Manfred Fehrenbach, Gründer der EUTECT GmbH. Denn pauschal kann nicht gesagt werden, welcher Lötprozess standardisiert empfohlen werden kann. „Der Lötprozess hängt stark von der Geometrie der Baugruppe, sowie den Substratmaterialien ab“, führt Fehrenbach weiter aus. Aus diesem Grund werden alle Anfragen zum Löten von 3-D MID-Baugruppen in internen Tests evaluiert, um den besten Lötprozess gemeinsam mit dem Kunden zu definieren.

Auf Grund der Substratmaterialien sind einige gängige Lötprozesse nicht möglich. „Oftmals werden bei solchen Anwendungen Kunststoffe, wie Thermoplasten und Duroplasten verwendet, die sensibel auf Hitze reagieren. Andere Substrate wie beispielsweise Glas, Keramik oder beschichtete Metalle haben ähnliche Eigenschaften. Daher darf der Wärmeeintrag nur selektiv erfolgen. Manuelles Löten sowie das Reflow-Löten entfallen daher, da hier zum Teil die gesamte Baugruppe auf 180 bis 300 Grad erhitzt wird. Diese Hitze kann zu unnötigem Stress auf der gesamten Baugruppe führen“, erklärt Fehrenbach. Deshalb empfiehlt EUTECT das selektive Löten mittels Miniwelle, Laser oder Thermode, da hierbei die Hitze lokal konzentriert in die Baugruppe eingebracht wird. „Besonders das Laserlöten verhindert unnötigen Stress auf Bauteile und Substrate, da nur die Lötstelle als solches schnell erhitzt wird“, verdeutlicht Fehrenbach. Neben dem Substrat selbst muss auch den Kontakt-oberflächen besondere Beachtung geschenkt werden. So ist diese mit den gängigen Materialien wie Zinn/Blei, Gold oder Nickel beschichtet.

Um den Stress für umliegende Bauteile beim Löten zu minimieren, bieten sich das Miniwellenlöten in Verbindung mit einer Titanmaske an. „Die Titanmaske ist auf das Profil und die Geometrie der Baugruppe angepasst. Alle zu schützen Bereiche sind durch die Maske abgedeckt, nur die zu lötenden Kontakte liegen frei und werden durch die Miniwelle gelötet“, so Fehrenbach. Die Geometrie der Baugruppe spielt bei dem eigentlichen Löten keine Rolle, da die Maske oftmals mittels Roboter über die Miniwelle oder Lotdüse gezogen wird. Dank der 6-Achs-Roboter sind somit genaueste Verfahrwege präzise und reproduzierbar möglich. „Wichtig ist es, dass die zu lötende Fläche immer auf eine definierte Höhe gebracht wird, denn nur so können wir einen genauen Lötprozess garantieren“, hebt Fehrenbach hervor. Matrixdüsen, die auf die Position und Geometrie der Kontaktflächen ausgerichtet sind, können den Lötprozess unterstützen.

Neben dem Miniwellenlöten kann auch das Laserlöten ein geeigneter Prozess sein. Mittels Laser wird hierbei ein Draht auf der Kontaktfläche aufgeschmolzen. „Dieser Prozess eignet sich besonders gut, wenn wir in schwer zugänglichen Bereichen löten, wo wir mit der Punktdüse der Miniwelle nicht mehr hinkommen. Dies ist bei dreidimensionalen Baugruppen nicht ungewöhnlich“, so Fehrenbach. Dank des patentierten Drahtvorschubs Sensitive Wire Feeder (SWF) können reproduzierbare Lötstellen mittels Laser garantiert werden, denn der SWF führt Drähte weg- und kraftüberwacht den Prozessflächen zu. Somit kann die Auftreffkraft des Drahtes definiert werden. Wenn diese erreicht wird, wird der Drahtvorschub gestoppt. Sowohl der Vorschub als auch der Rückzug des Drahtes werden dabei überwacht. Ermöglicht wird dies durch das patentierte Actio-Reactio-Prinzip des Drahtvorschubs. Durch diese Funktion wird das Knicken des Drahtes vermieden und Bauteil- und Handlingtoleranzen werden ausgeregelt oder erkannt. Ebenso werden dabei Referenzpunkte definiert, um kontrolliert reproduzierbare Mengen an Draht fördern zu können.

Als letzter Prozess kann für Fehrenbach auch das Thermodenlöten eine Option sein kann. Besonders beim Verlöten von Flex-Folien, Flachbandkabeln oder Ähnlichem an eine dreidimensionale Baugruppe kann das Thermodenlöten eingesetzt werden. Das Modul ist mit einer Wegüberwachung und einer Temperaturregelung ausgerüstet. Diese Regelung ermöglicht eine Lötstellenkontrolle schon während des Lötprozesses und somit auch eine Betriebsdatenerfassung für die Qualitätskontrolle. So kann beispielsweise eine Schief- oder Schrägstellung des Bauteils erfasst und vermieden werden. Reproduzierbares und prozesssicheres Löten ist jederzeit garantiert. Zu beachten ist allerdings, dass die Thermode der Geometrie der Baugruppe und der zu lötenden Fläche angepasst werden muss. „Aus diesem Grund empfehlen wir die Thermode für Großserien, da sie für die Kleinserie zu unflexibel und somit auch zu kostenintensiv ist. Eine Alternative ist daher das Laser Knife, welches geometrieunabhängig ist“, bestätigt Fehrenbach.

Das Laser Knife hat die gleichen Prozessziele wie das Thermodenlöten. Es besteht aus einem wegüberwachten Niederhalter, der die beiden zu verlötenden Oberflächen definiert zusammenführt, und aus einem Laser, der so auch in den bisherigen Laserlötmodulen aus dem Hause EUTECT verbaut wird. Der Temperatureintrag erfolgt daher berührungsfrei über den Laserstrahl. Der temperaturgeregelte Laser ist mit einem integrierten Pyrometer und einer Kamera ausgerüstet und garantiert dem Anwender maximale Prozessstabilität, Qualität und Traceability.

Alle Möglichkeiten des Lötens von 3-D MID-Baugruppen werden von EUTECT auf dem MID Summit 2019 am 21. Mai in der Forschungsvereinigung Räumliche Elektronische Baugruppen 3-D MID e.V. in Nürnberg vorgestellt.

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