Leiterplatten in Linie und Anlage entladen: Bestückung, Reinigungsstation, Prüfer und Werkstückträger

Station für Station: wo in SMT- und Montagelinie Ladung entsteht

Eine SMT-Linie hat mehrere Stellen, an denen Ladung und Partikel zusammenkommen. Ein Betrieb nennt unter anderem den Lotpastendruck, wo weniger Ausschuss durch Partikel das Ziel ist, das Laserbeschriften mit Ionisierung und Absaugung, die Bestückung, an der nur ionisiert wird, wo ESD-Schäden auftreten, und das Fräsen. Für den Lotpastendruck interessiert dort die Entladequalität eines Präzisen High-Speed Stabionisators der Modellreihe SJ-Q.

Staub ist an diesen Stationen oft der sichtbare Teil des Problems. Nach dem Laserbeschriften liegt Abbrandstaub auf der Leiterplatte, an einer Trennstation Staub vom Schneiden. Ein Lohnfertiger für SMD-Platinen hat eine Reklamation wegen Schmutzpartikeln auf den Platinen; künftig sollen die Platinen mit zwei Kompakten Düsen-Ionisatoren der Modellreihe SJ-LM von oben und von unten abgeblasen werden. Ladung hält Partikel auf der Oberfläche fest, deshalb gehören Abblasen und Entladen an diesen Stationen zusammen.

Auch das Abstapeln erzeugt Ladung: Wird eine Leiterplatte vom Stapel genommen, trennen sich zwei Oberflächen. Einfachheit und leichte Reinigung des Ionisators sind dort gewünschte Eigenschaften.

Bestücker, Feeder und Abholstation: Abstand, Störkontur und Einbauvarianten

Im Bestücker konkurriert der Ionisator mit Portal, Bestückkopf und Feedern um den Platz. In einem dokumentierten Fall stehen drei Einbauvarianten zur Wahl. Sie reichen von etwa 500 mm Abstand, wenn der Portaltisch als Störkontur im Weg ist, bis direkt an die Abholstation auf etwa 100 mm. Im Gespräch ist ein Effizienter High-Speed Stabionisator der Modellreihe SJ-E, als Alternativen ein Kompakter Düsen-Ionisator oder ein Kompaktes Entladungsgebläse der Modellreihe SJ-LF. Eine solche Entscheidung gilt für viele Maschinen über mehrere Jahre, die Auslegung muss also zu allen Varianten der Baureihe passen.

Im Feeder entsteht die Ladung an einer bestimmten Stelle: Beim Abziehen der Abdeckfolie vom Gurt laden sich Gurt und Bauteile stark auf. Im selben Fall sind an den Feedern zwei bis drei Stabionisatoren der Modellreihe SJ-E vorgesehen, bevorzugt an der Einlage und an der Gurtförderung. Die bisherigen Tests fielen positiv aus; die Entladung von 1.000 V auf 100 V dauerte dabei mit 1 bar 6 bis 10 s, weil der metallene Picker vor den Stab fährt. Wer im Bestücker plant, sollte deshalb prüfen, welche Teile sich zwischen Ionisator und Bauteil schieben.

Reinigungsstation: abblasen, entladen und die Werkstoffe prüfen

An einer Reinigungsstation für unbestückte Leiterplatten wird in einer Anfrage ein Ionengleichgewicht von ±35 V bei 25 mm Abstand verlangt. Laut Katalog lässt sich der Präzise High-Speed Stabionisator ab 10 mm montieren, andere Modelle brauchen 50 bis 300 mm; als Stabbauform braucht er Druckluft, die an dieser Station möglich ist.

Ein anderer Weg führt über das Abblasen von Hand. In einer Flowbox werden Leiterplatten gereinigt und anschließend abgeblasen; angefragt ist dafür eine Druckluft-Ausblaspistole mit Entladungsfunktion der Modellreihe SJ-LG. Der Betrieb hat strenge Werkstoffvorgaben, selbst ein Messinganschluss am Gerät kann dort ein Thema sein. Solche Vorgaben gehören vor die Auswahl, nicht in die Inbetriebnahme.

Werkstückträger, Tray, Platinenhalter und Werkzeug

Häufig ist nicht die Leiterplatte geladen, sondern das, worauf sie liegt. In einem Konzept für ein Werkstückträger-Umlaufsystem sind die Träger etwa 1.000 mm lang und 200 oder 320 mm breit; die ganze Breite soll sich mit einem System entladen lassen. Ionisiert werden Leiterplatte, Reflektor, Klebestation und Scheibenmontage einer Beleuchtungsbaugruppe, bei einem Takt von 60 s.

In einem Betrieb werden Werkzeuge entladen, bevor Elektronikkomponenten eingelegt werden. Zwei Stäbe hängen an einer Linearachse und fahren über beide Seiten des Werkzeugs. Das Prinzip passt überall dort, wo eine große Fläche nur kurz vor dem Einlegen neutral sein muss.

Auch Platinenhalter und Trays mit Gehäusen und Leiterplatten stehen in den Anfragen. Für einen Tray an zwei Stationen ist der Multi-Sensor Ionisator der Modellreihe SJ-F700 vorgesehen.

Ionisieren, wo das Teil die Leiterplatte berührt

Ladung, die an der Quelle entfernt wurde, kann zurückkommen. Der Leitfaden zum ESD-Schutz in der Elektronikfertigung beschreibt einen Versuch, in dem Deckel nach der Spritzgießmaschine auf 0 V entladen waren und beim späteren Handling wieder stark geladen ankamen. Die Folgerung gilt für jede Linie: Der Ionisator gehört an die Position, an der das Teil die Leiterplatte berührt.

In einer Anfrage für Steuergeräte werden Leiterplatten an mehreren Positionen in Gehäuse montiert. Verlangt sind ±35 V ohne Druckluft; beim Endkunden wurde die Aufgabe bisher mit dem Druckluftfreien Stabionisator der Modellreihe SJ-H gelöst. In einer Anlage im Aufbau werden an einer Leiterplatte rund 150 V erwartet, der Kunde verlangt unter 30 V bei etwa 250 mm Abstand und 5 s Takt; Druckluft ist dort möglich.

Kurz vor dem Kontakt liegt auch eine Keramik auf einem Elektronikband, etwa 100 mm breit, mit bis zu 8 m/min. Geplant ist ein Kompakter Düsen-Ionisator in etwas über 100 mm Abstand, ausdrücklich nur, um Bauteilschäden zu verhindern. Steckverbinder mit 2 bis 3 kV und einem Takt von über 20 s kommen für ein Gebläse mit Aufsatz in Frage.

Im Prüfer und am Einlauf: entladen im Vorbeifahren

Am Einlauf einer Anlage ist die Leiterplatte in Bewegung. Ein Prüferbauer stellt fest, dass eine Baugruppe noch Restladung trug; sie wird seitlich in den Prüfer gefördert. Das Konzept: ein Präziser High-Speed Stabionisator, leicht schräg angestellt, entlädt die Baugruppe im Vorbeifahren. Den Ionisator kann der Prüferbauer seinen Kunden als Option anbieten.

Ein Betrieb mit Leiterplattenprüfern setzt an seinen Ionisatoren aus Kostengründen keine Druckluft ein und sucht eine noch kleinere Gebläsebauform; ein Kompaktes Entladungsgebläse soll dort in den Prüfern getestet und danach zum Standard werden. Offen ist, wie ein Inline-Elektrostatik-Messgerät der Modellreihe SK über die Schnittstelle der Prüfer eingebunden würde.

Ein Hersteller von Leiterplatten- und Nutzenanlagen ionisiert bisher von oben aus etwa 900 mm, bei einer neuen Anlage voraussichtlich im Nahbereich am Einlauf. Der Entladebereich ist ein Nutzen von etwa 600 x 500 mm. An der Leiterplatte gelten bisher ±50 V, diskutiert werden ±20 V und weniger. Für den Präzisen High-Speed Stabionisator spricht dort der geringere Verkabelungsaufwand. Laut einem Technical Guide von KEYENCE ist die Entladung bei der Leiterplatten-Förderung ein Anwendungsfall dieser Modellreihe.

Kleinteile im Fördertopf: Chipwiderstände und Steckverbinder

Kleine Bauteile können sich im Fördertopf durch Reibung aufladen und an Wand und Nachbarteil haften. Chipwiderstände von 0,5 bis 5 mm Länge laufen in einem Rütteltopf von etwa 10 cm Durchmesser; vorgesehen ist ein Entladungsgebläse über dem Topf. Steckverbinder, die in einem Rundtopf kleben, stehen im selben Leitfaden: Dort ist keine Druckluft gewünscht, und statt eines Stabs kommt ein Gebläse aus größerem Abstand in Frage.

Am Fördertopf soll das Gebläse die bewegten Teile von oben erreichen, ohne den Lauf der leichten Teile zu stören. Abstand und Gebläsestufe lassen sich deshalb am besten am laufenden Topf einstellen.

Häufige Fragen

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