MESSEN + VERANSTALTUNGEN Foto: Michael Vogl Norbert Heilmann, ASM. Foto: Michael Vogl Die Teilnehmeranzahl spiegelte das hohe Interesse an der Verarbeitung von LEDs wider. Norbert Heilmann, ASM Assembly Systems GmbH & Co.KG Präzisionsbestückung von LEDs Bei LED-Chips weichen herstellungsbedingt Komponentenmittelpunkt und optischer Mittelpunkt voneinander ab. Bereits der kleinste Chip-Versatz führt zu massiven Verschiebungen der Lichtachsen, was bei der LED-Herstellung neuartige Methoden bei der Positionierung von LED im Fahrzeugscheinwerfer erfordern. Anhand LED Centering wurde die Möglichkeit einer perfekt nach dem LED-Chip ausgerichteten und bestückten LED demonstriert. Ein hochpräzises Bestücken von LEDs nach ihrem optischen Mittelpunkt ist unter der Voraussetzung realisierbar, dass sowohl die exakten Werte des Datenblatts der verwendeten LED als auch die CAD-Daten der Leiterplatte eingehalten werden. Des Weiteren sollte die Leiterplatte in guter Qualität vorliegen, d. h. die gefrästen Montagebohrungen müssen scharfe Konturen aufweisen, die Passmarken exakt senkrecht in die Leiterplatte mit klaren Kanten gebohrt, und die Öffnungen frei von Lötstoppmasken sein. Die Leiterplatte darf keine Verwindungen aufweisen und das Leiterplattendesign sollte so gestaltet sein, dass aus den Referenzmarken für die LED eine Mitte bzw. Winkellage exakt bestimmbar ist. Vorteilhaft sind ein kontrastreicher Verguss der verwendeten LED Bauteile mit genügend Abstand zum Rand des Bauteilkörpers, auf die LED abgestimmte Pipetten sowie Kleberauftrag zur Verhinderung einer Selbstzentrierung. www.asm-smt.com Axel Wolff, Asscon. Dr. Hans Bell, Rehm. Axel Wolff, Asscon Systemtechnik-Elektronik GmbH Auswirkung einer Vakuumfertigung Bei Automotive- bzw. Power Applikationen ist ein voidfreies Löten Voraussetzung für hohe Lebensdauer sowie uneingeschränkte Leistung der Bauteile. Lunker reduzieren nicht nur die Festigkeit von Lötstellen, sie sorgen für eine eingeschränkte Wärmeabfuhr der Bauteile und für Leistungseinschränkungen bei Hochfrequenzanwendungen. Eine Reduzierung von Lunkern ergibt sich durch Optimierung der vor dem Löten stattfindenden Fertigungsschritte sowie durch Einsatz von Vakuumtechnik. Beim Produktdesign muss schon in der Entwicklungsphase der Grundstein für eine problemlose Produktion unter Vakuum gelegt werden: Vias sind in oder direkt neben Pads zu pluggen, die Pads sollten möglichst klein in Relation zum Bauteilanschluss sein, Lotpaste sparsam verwendet, und bei großflächigen zu verlötenden Strukturen ausreichend Ausgasungsöffnungen vorsehen werden. Als vorteilhaft für LEDs erweist sich der physikalische Prozess des Dampfphasenlötens, da hierbei eine Überhitzung der Bauelemente ausgeschlossen ist und eine gleichmäßige Erwärmung der gesamten Baugruppe sowie ein oxydationsfreier Lötprozess ohne zusätzlichen Einsatz von Schutzgasen stattfindet. Somit wirkt sich dieser Lötprozess positiv auf die Lebensdauer und auch Leuchtkraft der LEDs aus. www.asscon.de Wolfgang Runte, Koh Young Europe GmbH Qualitätsansprüche aus der Welt des Lichts Der Redner zeigte auf, wie die Voraussetzungen an die Fertigung von LEDs drastisch steigen und damit einhergehend die Anforderungen an die mechanische Verarbeitung auf der Leiterplatte. Hat man in der Vergangenheit die Fehler festgestellt, analysiert und die Ursachen anschließend abgestellt, steht heute die Fehlerprävention im Vordergrund. Insofern ist eine 100%ige Messdatenerfassung ein absolutes Muss für eine qualitätshohe Fertigung von LEDs. Dabei ist das auf der Leiterplatte befindliche Bauteil mit einer bestimmten Höhe rekonstruierbar, um daraus Schlüsse für die Fertigung ziehen Foto: Michael Vogl Foto: Michael Vogl Wolfgang Runte, Koh Young. Andreas Gladis, Viscom Foto: Michael Vogl Foto: Michael Vogl 18 EPP Januar/Februar 2019
MESSEN + VERANSTALTUNGEN zu können. Heute geht es nicht mehr darum, schlechte Bauteile aufzufinden, sondern Daten zu sammeln, Fehler zu vermeiden und den Prozess zu verbessern. Mit dem 3D-Rekonstruktionssystem der patentierten Moire-Analyse lassen sich neben der Höhe einer Lötstelle auch die Höhe des Bauteils sowie die Platzierung eines Bauteiles messen. Dabei sorgen nicht nur die Position eines Bauelements oder die Abstände und Winkel der Komponenten für besondere Herausforderungen, sondern auch die zunehmende Miniaturisierung. Mit Critical Distance Measurement und Brightness Optimization wurden innovative Tools vorgestellt, welche die LED-Inspektion weiter optimieren. www.kohyoung.com Andreas Gladis, Viscom AG Röntgeninspektion von LEDs in der SMT-Fertigung Zwar lässt sich die genaue Position der LED mit AOI prüfen, doch bei teilweise oder komplett verdeckten Merkmalen reicht dies nicht aus. Nachdem im Automotive-Bereich Fertigung und Kontrolle der mit LEDs bestückten Leiterplatten oft bei EMS-Dienstleistern angesiedelt ist, wurden deren typische Anforderungen als Beispiel gewählt. So dürfen u. a. maximal 25 % Poren bei nicht mehr als 6 Lotperlen mit ≦150 μm Durchmesser vorhanden sein. Poren und Lotabdeckung können sicher mit 3D-AXI erkannt werden, doch sollte eine 3D-Bildaufnahme zur Bestimmung verwendet werden, um Störstrukturen zu vermeiden. Lotperlen sind mittels 2D-Bild gut außerhalb der LED zu erkennen, innerhalb der LED kann nur eine 3D-Bildaufnahme für sichere Ergebnisse sorgen. Als wichtiger Zusatznutzen zur reinen Röntgeninspektion ist die Prozessoptimierung mittels der Prüfergebnisse zu nennen. Hier führt man im Idealfall die Inspektionsdaten der 3D-SPI, 3D-AOI und 3D-AXI Inspektionssysteme zusammen und erhält dann an der Verifikationsstation alle relevanten Daten, die für eine sichere Klassifizierung nötig sind. Zur Erfüllung der hohen Anforderungen an Qualität und Zuverlässigkeit von LEDs ist eine 3D-Röntgeninspektion zwingend erforderlich. So sind alle verdeckten Merkmale der LED mit 3D-AXI prüfbar, während die sichtbaren Merkmale mit 2D, 2.5D sowie 3D-AOI geprüft werden können. (dj) www.viscom.de Die abschließende Führung durch das SMT-Labor bei OSRAM rundete den informativen Tag rund um die LED-Fertigung ab. (dj) www.epp-online.de/led-meets-smt/ Dr. Hans Bell, Rehm Thermal Systems GmbH LED Vakuumlöten – Möglichkeiten und Grenzen Die Ursachen von Voids bzw. Poren in Lötstellen sind vielfältiger Natur und wurde durch Schliffbilder einer LED 0402 sowie einer Dragon LED demonstriert. Die Quellen der Porenbildung finden sich in chemischen Prozessen durch Interaktion auf der Leiterplatte, als Finish auf Bauteilen oder in der Lotpaste. Bei High-Power/High-Brightness-LEDs mit hoher Verlustleistung spielt das Management der Applikation eine wichtige Rolle. Um innerhalb einer Lötstelle das Voiding zu vermeiden, bietet sich das Vakuumlöten an. Obwohl Vakuum gerade 1 bar Druckunterschied ist, führt die Druckerhöhung zur Volumenzunahme und so zu weniger Gasblasen. Voidfrei im Sprachgebrauch bedeutet lediglich die Reduzierung der Voidrate auf ein Niveau, um für die Applikation eine hohe Lebensdauer zu garantieren und die internationalen Anforderungen an eine gute Lötstelle zu erfüllen. Am Beispiel der VisionXP+ Vac wurde gezeigt, dass Einflüsse wie Lotpastentyp, Vakuumlevel oder Peaktemperatur auf das Voiding beim Löten von LEDs einwirken. Mainstream SAC-Lote zeigen die Tendenz, dass Löten mit Vakuum die Lebensdauer und Zuverlässigkeit eines Produkts steigert. Thermisch sensitive Bauteile wie LEDs benötigen ein möglichst geringes Voiding. Der Arbeitskreis DKE/AK 682.0.7 wurde mit den Zielen gegründet, eine Normung zu Voids mit ihren Auswirkungen auf die Zuverlässigkeit und die ionische Verunreinigung von Baugruppen, zu erreichen. www.rehm-group.com Das Lötpad-Design wird ebenso berücksichtigt wie der Prozess der Bestückung, des Lötens sowie die Sicherstellung einer hohen Qualität durch AOI, SPI und Röntgen. Das 2. Fachforum LED meets SMT in Zusammenarbeit mit OSRAM findet am 24. Oktober 2019 in Regensburg statt. Mehr zum Thema Hier finden Sie die Experteninterviews zur Veranstaltung: https://epp.industrie.de/led-meets-smt/ interviews-led/ OSRAM hat eine Versuchslinie zur LED-Bestückung eingerichtet, um Kunden bei der Entwicklung der immer spezifischeren LED-Designs zu unterstützen. Foto: Foto: Michael Michael Vogl Vogl EPP Januar/Februar 2019 19
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