LED meets SMT
LED meets SMT Drucktechnik zur Wärmeableitung Der Schablonendruck ist kostengünstig, skalierbar und anpassungsfähig, so dass er auch für die Aufbringung des Wärmeableitmediums bei zahlreichen Leistungsanwendungen genutzt werden kann. Er hat seinen festen Platz bei der Montage von Leistungskomponenten und deren Kühlkörpern auf Baugruppen mittels Lotpastendruck. Und er kann mehr... Foto: Ersa Wabenstruktur für den Wärmeleitpastendruck Wärmeableitung aus LEDs Immer mehr Anwendungen nutzen den Schablonendruck zur Schaffung eines reproduzierbaren Entwärmungsprozess. Dabei übernimmt der Druckprozess die exakte Dosierung des Wärmeleitmediums zwischen der Leistungskomponente und dem Kühlkörper. Hierfür kommen im Wesentlichen die gleichen Werkzeuge wie beim Lotpastendruck zur Anwendung: die lasergeschnittene Druckschablone und das Edelstahlrakel, die an die Anforderungen des Wärmeleitmediums angepasst wurden. Je nach Anforderung kann das Druckbild vollflächig und sehr dünn oder unterteilt und dicker gedruckt umgesetzt werden. Vorrangig wird bei LEDs der Lotpastendruck zur Entwärmung verwendet. Dabei wird im SMT-Prozess (Surface Mount Technology) Lotpaste auf das Entwärmungspad gedruckt und im Reflowprozess die Verbindung zwischen LED und Leiterplatte hergestellt. Der Sinterpastendruck hat mit seiner geringen Schichtdicke besondere Anforderungen an die Druckwerkzeuge und das Umfeld. Bei finalen Schichtdicken
ANZEIGE 3D-Inspektion eines Wärmeleitpastendrucks Foto: Ersa ANSPRECHPARTNER Harald Grumm studierte an der Technischen Fachhochschule Berlin Feinwerk- und elektronische Gerätetechnik. Er verfügt über ein riesiges Know-how in der Prozesstechnik für die Oberflächenmontage, insbesondere im Schablonen- & Siebdruck, und gibt sein Wissen als Referent und Autor diverser Veröffentlichungen weiter. Seit 2022 verantwortet er bei Ersa den Bereich Forschung, Ideen, Technologie und ist damit für die Definition neuer Prozesse und Technologien zuständig. Bei der Bedruckung mit Wärmeleitpaste wird die zu bedruckende Fläche in ein Raster aufgeteilt und höher als die verpresste Schichtdicke von typisch 50 … 250 µm bedruckt. Erst beim Verpressen des gedruckten Rasters füllt das höher gedruckte Volumen die Lücken zwischen den gedruckten Depots und bildet eine vollflächige Anbindung zwischen Komponente und Kühlkörper. So können dicke Schablonen mit 100 … 300 µm Blechdicke verwendet werden, die robust und langlebig sind. Die höhere Schichtdicke reagiert unkritischer auf Partikel und durch das Öffnungsraster bleiben Druckfehler lokal begrenzt. Damit ist der Wärmeleitpastendruck der robustere Prozess. Drucktechnisch liegt die Herausforderung für die Prozesse in der Rheologie des Druckmediums. Je nach Pasteneigenschaften sind die Druckgeschwindigkeiten teilweise sehr gering und ein Doppeldruck notwendig, um die Öffnungen vollständig zu füllen. Beim Sinterpastendruck ist keine Berechnung nötig, hier wird die gewünschte Nassschichtdicke als Schablonendicke gewählt. Die Öffnungsgröße entspricht der Kontaktfläche. Der Lotpastendruck braucht eine klare Definition des Lotvolumens, damit das Bauteil nicht auf dem thermischen Pad schwimmt. Beim Wärmeleitpastendruck ist die Berechnung der Öffnungsgrößen maßgeblich für einen stabilen Prozess. Hierbei ist das Ziel, das Sollvolumen für die thermische Kontaktierung so in die Öffnungen umzurechnen, dass eine optimale Bedruckung möglich ist. Der Vortrag behandelt alle drei Prozesse und erklärt den Vorgang der Layouterstellung. Ansprechpartner: Harald Grumm Abteilungsleiter Forschung-Ideen-Technologie (FIT) E-Mail: Harald.Grumm@kurtzersa.de FIRMENPROFIL Als Pionier startete Ersa vor über 100 Jahren und entwickelte das Löten zur Industriebranche weiter – heute ist das Unternehmen als Systemlieferant klar die Nr.1 der Branche mit dem umfassendsten Produktportfolio und einem weltumspannenden Vertriebs- und Service-Netzwerk. Als innovativer Technologiegeber für die Elektronikfertigung setzt Ersa unter dem Claim „GLOBAL. AHEAD. SUSTAINABLE“ entscheidende Standards, um Megatrends wie Elektromobilität, 5G-Mobilfunkstandard, Digitalisierung und Automation zu befeuern. Auch in Zukunft sorgt Ersa für perfekte Verbindungen in der Elektronikfertigung – mit nachhaltig energieeffizienten Produktionsprozessen, Automatisierungslösungen und digitaler Transformation in Form von Future Services. Das Portfolio umfasst Lotpastendrucker, Reflowöfen sowie Wellen- und Selektivlötanlagen. Der Bereich Lötwerkzeuge reicht vom smarten Lötkolben über IoT-fähige Lötstationen bis zum vollautomatischen Rework-System zum Ein-/Auslöten unterschiedlichster Bauteile. Ersa GmbH www.kurtzersa.de E-Mail: info@ersa.de EPP » 10 | 2023 17
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