Die LHMT GmbH entwickelt Sondermaschinen sowie Roboterautomation und Bildverarbeitung für die Halbleiterindustrie. Bei den Ritzmaschinen aus Neuhausen bei Pforzheim bekommt die die Gesamtleiterplatte, der Nutzen, am Ende des Fertigungsprozess eine Sollbruchstellen, um das Herausbrechen einzelner Leiterplatten zu ermöglichen.
„Weil die Werkstücke immer feiner und sensibler werden, setzen wir hier auf einen vollautomatischen Prozess“, erklärt Knut Handte, Leiter der Konstruktion bei LHMT. Die Leiterplatten-Rohlinge werden dazu automatisch einzeln über einen 6-Achs-Roboter entnommen, durch eine CCD-Kamera vermessen und an die Ritzmaschine übergeben.
Außerst empfindliche Oberfläche
Aber: „Leiterplatte ist nicht gleich Leiterplatte“, betont Handte. Während in Smartphones dünne und leichte Platinen zu finden sind, kommen in Servern eher dicke und massive Versionen mit viel Kupfer zum Einsatz. Allen Exemplaren gleich ist die äußerst empfindliche Oberfläche, auf der keine Abdrücke zurückbleiben dürfen. „Gegriffen wird deshalb meist außen, am sogenannten Blendrand – und natürlich mit Vakuum“, erläutert der Konstruktionsleiter.
Der Greifer muss dabei nicht nur mit unterschiedlichen Formaten, sondern auch mit Referenzbohrungen zurechtkommen. Zudem bleibt dem Greifer immer weniger Platz: Die Komplexität der Platinen steigt, um immer mehr Funktionen auf immer kleineren Flächen unterzubringen. „Außerdem ist zu bedenken, dass auf unseren Maschinen unterschiedliche Leiterplatten bearbeitet werden – entsprechend universell und flexibel müssen die Prozessschritte und das Handhabungssystem sein“, fügt Handte hinzu.
Roboter oder Achssystem
Diese Flexibilität ist vor allem für das automatisierte Zuführsystem eine Herausforderung. LHMT hat in Kooperation mit den Vakuum-Experten von Schmalz zwei unterschiedliche Automationslösungen erarbeitet. Eine nutzt einen flexiblen Roboterarm, der verschiedene Be- und Entladeschritte auf wenig Raum durchführen kann. Alternativ können die Platten über ein Achssystem abgeholt und dann auf der Riemenbahn abgelegt werden.
„Achssysteme sind im Vergleich zu Robotern günstiger, jedoch nicht ganz so flexibel. Die Zykluszeit ist dagegen bei 2-Achs-Systemen weitaus geringer: Aktuell erreichen wir bei unserer RobiFlex2x1-Anlage eine Taktzeit von weniger als sechs Sekunden. Dabei werden alle Teile ausschließlich mit einem Vakuum-Greifer gegriffen“, erklärt der Konstruktionsleiter.
Während LHMT Roboteranbindung, Greiferkonstrukt und Achssystem entwickelte, hat Schmalz die Komponenten für den Handhabungsprozess geliefert: die Sauger und deren Anbindung an den Greifer, um jede einzelne Platte schonend und dennoch sicher zu handhaben. Zudem gilt es, Schäden durch elektrostatische Entladungen zu vermeiden. „Unser Fräs- und Ritzprozess steht am Ende der Wertschöpfungskette. Das bedeutet, dass der Wert der Leiterplatte bereits sehr hoch ist und wir daher die Ausschussrate möglichst gering halten wollen“, verdeutlicht Handte.
Schutz vor Entladung
Speziell zum Schutz vor ungewollter Entladung hat Schmalz Sauger vom Typ NBR-ESD mit einem spezifischen Widerstand entwickelt. In Kombination mit den leitenden Federstößeln FSTIm stellt der Vakuum-Experte eine gute Verbindung in jeder Greiferposition sicher und schützt damit die Leiterplatte zuverlässig. Montiert sind die Sauger an Saugspinnen, die aus Aluminiumprofilen individuell aufgebaut werden. „Das leichte Aluminium ist eine Grundvoraussetzung für kurze Zykluszeiten. Ein mechanischer Greifer würde den Aufbau zu schwer machen und der Roboter könnte nicht mehr so schnell verfahren“, sagt Konstruktionsleiter Handte.
Nach erfolgreicher Ablage fährt die Leiterplatte in den Ritzautomaten, wo der vollautomatische Ritzprozess erfolgt. Nach dem Prozess lässt sich die Leiterplatte ohne manuellen Eingriff automatisiert entnehmen. Nach dem Ausbrechen und der abschließenden Qualitätskontrolle sind die Leiterplatten bereit für die Bestückung. „Wir sind sehr zufrieden mit den Schmalz-Lösungen“, lobt Handte. „Die Qualität stimmt und dank der NBR-ESD-Sauger können wir unsere Maschinen auch als ESD-Safe-Version anbieten.“
J. Schmalz GmbH
