Lotpaste dosieren auf Leiterplatten: Herausforderungen und Lösungen

In der komplexen Welt der Leiterplatten- bzw. PCB-Bestückung (Printed Circuit Board) ist das Dosieren von Lotpaste ein kritischer Prozess, der Präzision und Konsistenz erfordert. Unabhängig davon, ob Sie ein erfahrener Ingenieur oder ein Techniker sind, der neu auf diesem Gebiet ist, kann das Verständnis der Herausforderungen und Lösungen im Zusammenhang mit dem Dosieren von Lotpaste die Qualität und Zuverlässigkeit Ihrer elektronischen Produkte erheblich beeinflussen. Lassen Sie uns einen Blick auf diese Aspekte werfen, wobei wir uns besonders auf die fortschrittlichen Lösungen konzentrieren, die der StepDot-Dosierkopf von marco und das marc1 Gantry System, unser Inline-Robotersystem, bieten.

Herausforderungen beim Lotpaste dosieren

1. Präzision und Konsistenz: Die größte Herausforderung besteht darin, einen gleichmäßigen und präzisen Auftrag von Lotpaste auf die Leiterplatte zu erreichen. Ein inkonsistentes Auftragen kann zu Problemen wie schlechten Lötstellen, Brückenbildung oder unzureichendem Lot führen, die die Leistung und Zuverlässigkeit des Endprodukts beeinträchtigen.
2. Geschwindigkeit und Durchsatz: Hochgeschwindigkeits-Produktionslinien erfordern Lotpasten-Dosiersysteme, die ohne Einbußen bei der Genauigkeit mithalten können. Bei herkömmlichen Methoden ist es oft schwierig, Geschwindigkeit und Präzision in Einklang zu bringen.
3. Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Leiterplatten-Designs: In der modernen Elektronik gibt es eine Vielzahl von Leiterplattendesigns, die jeweils eigene Anforderungen an das Volumen und die Platzierung der Lotpaste stellen. Ein flexibles Dosiersystem ist unerlässlich, um verschiedene Designspezifikationen zu erfüllen.
4. Minimierung des Abfallmaterials: Ein effizienter Einsatz von Lotpaste senkt nicht nur die Materialkosten, sondern minimiert auch die Umweltbelastung. Diese Effizienz zu erreichen, ohne Kompromisse bei der Qualität einzugehen, ist jedoch eine große Herausforderung.

Beispiele für unterschiedliche Anforderungen beim Lotpaste dosieren:

Lösungen mit marco’s StepDot-Dosierkopf und marc1 Gantry System

Piezo-Aktuator-basierte Systemtechnologie

Auf Piezo-Aktuatoren basierende Systeme wie unser StepDot-Dosierkopf bieten eine fortschrittliche Lösung für die präzise Dosierung von Lotpaste. Die Marco-Ventile sind mit einem TorqueBlock- Aktuator ausgestattet, der piezoelektrische Materialien verwendet, um den Fluss der Lotpaste mit außergewöhnlicher Genauigkeit zu steuern. Mit Frequenzen von bis zu 100 Hz und austauschbaren Ventilsitzen drucken wir Punkte oder Linien mit einem Durchmesser von bis zu 120µm klein.

Diese Herausforderungen lassen sich mit der Piezo-Ventil-Technologie lösen:

• Hohe Präzision: Auf Piezo-Aktuatoren basierende Systeme können winzige Mengen an Lotpaste mit bemerkenswerter Präzision dosieren und so einen gleichmäßigen Auftrag selbst auf den kleinsten Pads gewährleisten. Diese Präzision reduziert Defekte wie Brückenbildung und unzureichendes Lot erheblich.
• Konsistente Flusskontrolle: Die fortschrittlichen Steuermechanismen in Piezoventilen bilden die Grundlage für die Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen Lotpastenflusses, so dass jeder Auftrag identisch ist. Diese Konsistenz ist entscheidend für qualitativ hochwertige Lötstellen.
• Geschwindigkeit: Piezoventile sind in der Lage, mit höheren Frequenzen zu dosieren und eignen sich daher für schnell laufende Produktionslinien. Sie behalten ihre Genauigkeit auch bei hohen Dosierraten bei und erhöhen so den Durchsatz ohne Qualitätseinbußen.

Mikrodosierung bei hoher Taktung

Die Mikrodosierung von kleinsten Lotpastenpunkten mit einem Durchmesser von etwa 180 µm erfolgt mit dem StepDot-Dosierkopf von marco systems. Das System arbeitet mit Dosierfrequenzen von bis zu 100 Hz und gewährleistet eine gleichmäßige Punktbildung bei hoher Wiederholgenauigkeit und Prozessstabilität.

Der StepDot-Dosierkopf ist mit einer Vielzahl von Lotpastentypen kompatibel und nicht auf bestimmte Marken angewiesen. Die Beispielbilder zeigen die Dosierung von Lotpastenpunkten mit einer chinesischen Type-6-Lotpaste mit einer 65 µm Hartmetall-Düse.

Das marc1 Gantry System: Ein neuer Standard für Inline-Robotersysteme

Die Integration von Inline-Robotern mit Piezo-Ventil-Dosierern bringt eine weitere Ebene der Effizienz und Präzision in den Lotpasten-Dosierprozess:  

• Automatisierung und Effizienz: Inline-Roboter automatisieren die Bewegung der Leiterplatte und des Dosierkopfs und gewährleisten eine präzise Ausrichtung und ein gleichmäßiges Lotpaste-Dosieren. Diese Automatisierung reduziert manuelle Eingriffe und steigert so die Effizienz und verringert das Risiko menschlicher Fehler.
• Anpassungsfähigkeit: Die Roboter können so programmiert werden, dass sie unterschiedliche Leiterplattendesigns und Lotpastenanforderungen mühelos verarbeiten können. Diese Anpassungsfähigkeit ermöglicht eine schnelle Umstellung zwischen verschiedenen Produkten und macht die Produktionslinie vielseitiger.
• Erhöhter Produktionsdurchlauf: Die Kombination aus Robotergeschwindigkeit und Piezoventil-Präzision sorgt dafür, dass hochvolumige Produktionsläufe schnell und präzise durchgeführt werden. Diese Synergie steigert den Gesamtdurchsatz und die Produktivität.
• Weniger Abfall: Inline-Roboter in Kombination mit Piezo-Ventilen, die eine präzise Steuerung des Dosiervorgangs ermöglichen, reduzieren den Lotpasten-Abfall. Das Piezoventil sorgt für ein präzises Dosiervolumen, minimiert Überschüsse und senkt so die Materialkosten.

Volle Kontrolle durch Closed-Loop und Live-Inspektion

Der StepDot-Dosierkopf von marco verfügt über ein integriertes Hochleistungskamerasystem, das den Lotpastendosierprozess in Zeitlupe erfasst. Dadurch wird eine Inline-Inspektion der Punktdimensionen in Echtzeit während des laufenden Betriebs ermöglicht.

Das System arbeitet im vollständig geschlossenen Regelkreis: Basierend auf den Inspektionsdaten kann es das Dosiervolumen für nachfolgende Punkte automatisch anpassen. Bei einer Düsenverstopfung stoppt das System sofort – potenzielle Schäden an der Leiterplatte werden so minimiert und eine maximale Prozesssicherheit für den Endanwender sichergestellt.

Schlussfolgerung für das Lotpaste dosieren

Durch die Integration von Piezoventiltechnologie in Inline-Robotersysteme können PCB- und Leiterplattenhersteller die traditionellen Herausforderungen des Lotpasten-Dosierens überwinden. Dieser fortschrittliche Ansatz bietet unübertroffene Präzision, Konsistenz und Effizienz und gewährleistet qualitativ hochwertige Lötstellen und zuverlässige elektronische Produkte. Die langfristigen Vorteile in Form von reduzierten Fehlern, erhöhtem Durchsatz und Materialeinsparungen machen die Systemlösung von marco für jeden zukunftsorientierten Hersteller zu einer lohnenden Investition. 

Die Investition in die Piezoventil- und Inline-Robotertechnologie von marco verbessert nicht nur Ihre Produktionsmöglichkeiten, sondern positioniert Ihren Betrieb auch an der Spitze der Innovation in der Leiterplattenbestückung. Diese Lösung wurde von marco entwickelt, um den Anforderungen der modernen Elektronikfertigung gerecht zu werden, und gibt Ihnen die Werkzeuge an die Hand, die Sie benötigen, um sich in einem wettbewerbsintensiven Markt zu behaupten.