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Was ist die perfekte Rezeptur von Lot- und Sinterpasten? Welche druckt besser auf welchem Material? Und wenn der Druck gut ist – welches Lötprofil ist dann nötig? Dazu haben die Entwickler bei Heraeus mehrere Labore, in denen der komplette SMD-Prozess nachgebildet werden kann: „Mit verschiedenen Prüfmethoden testen wir die Lotpasten und ihr Verhalten bei allen Prozessschritten“, sagt Robert Miller. Um den Druckprozess analysieren zu können, beschaffte das Heraeus-Entwicklungszentrum in Hanau 2023 ein 3D-Lotpasteninspektionssystem (SPI) des koreanischen Anbieters von Inspektionslösungen für die Elektronikfertigung Koh Young.
Im Auswahlprozess absolvierte Robert Miller bei SmartRep, dem deutschen Distributor von Koh Young, einige Tests. Dabei überzeugte ihn die Messtechnologie von Koh Young: „Wir haben exakte 3D-Werte und kennen das genaue Lotpastenvolumen auf jedem Pad.“ Mit Benjamin Blank von SmartRep konfigurierte er ein SPI-System mit sehr hoher Kameraauflösung: „Die aSPIre3 hat eine Auflösung von 10 µm, so können wir die Benetzungstests sehr detailliert auswerten.“ Dabei wird die eingesetzte Piezo-Streifengitter-Technologie durch vier Projektoren ergänzt, sodass absolut schattenfreie Messungen möglich sind. Weil die Exaktheit der Messergebnisse entscheidend ist, ist auch die automatische Kompensation der Leiterplattenverwölbung bei jeder Messung ein wichtiger Aspekt der Koh Young Technologie. Selbst Höhenunterschiede zwischen Pad und Lötstopplack kann das System berücksichtigen.
Statistische Analyse
„Während SPI-Systeme im SMD-Prozess in erster Linie für eine Gut/Schlecht-Prüfung eingesetzt und über Prozessfenster gesteuert werden, hat SPI in der Entwicklungsabteilung eine andere Funktion“, sagt Benjamin Blank, der den Benchmark begleitete. Die Fehlermeldungen sind hier ein Quell der Erkenntnis. Deshalb wird das SPI-System sehr scharf eingestellt, damit kleinste Abweichungen detektiert und einander gegenübergestellt werden: Wie verhält sich eine Lotpaste auf Gold-, Zinn- und Kupfer-Pads? „Dies geht weit über gängige Vorgaben von IPC hinaus und zeigt, wie präzise die Koh Young Technologie ist.“
Neben der einfachen Softwareoberfläche war es wichtig, dass die SPI-Daten für weitere Auswertungen nutzbar sind. Blank: „Wir machen natürlich Tests zur Wiederholbarkeit und untersuchen die Streuung. Da bietet Koh Young mit dem Tool ‚SPC Plus' Auswertungsmöglichkeiten in Echtzeit und eine große Datenbasis. Denn es werden viele Werte erfasst: flächenmäßige Benetzung, Volumen, Koplanarität usw. Für uns war aber auch wichtig, diese Daten unkompliziert in andere Statistiktools einzubringen, wo wir sie mit weiteren Daten zusammenbringen.“
Robert Miller von Heraeus zog nach einigen Testwochen eine positive Bilanz. Der Support und die schnelle Reaktion von SmartRep seien ausgezeichnet, so dass man sich entschieden habe, in das Gerät zu investieren.
Heraeus Electronics entwickelt und produziert Materialien für die Aufbau- und Verbindungstechnik in der Elektronikindustrie. Heraeus Electronics ist ein Anbieter von Materiallösungen für die Automobilindustrie, Leistungselektronik sowie den Halbleitermarkt. Zu den Kernkompetenzen zählen metallkeramische Substrate, Bonddrähte und -bänder, Lot- und Sintermaterialien sowie Dickfilmpasten. Sie werden an acht Produktionsstandorten in sechs Ländern produziert.
