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Fertigungsverfahren für LEDs Verbessertes Linienkonzept für das Reel-to-Reel-Verfahren

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Während der R2R-Produktion von LEDs benötigt der Reflowprozess kontinuierliche thermische Bedienungen. Um das zu garantieren, haben zwei Hersteller eine bewegliche Reflowlöt-Prozesskammer in die Fertigungslinie integriert.

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LED-Streifen: Für die Fertigung von LEDs hat Rehm zusammen mit Asys ein Linienkonzept entwickelt, dessen Herzstück eine bewegliche Prozesskammer ist.
LED-Streifen: Für die Fertigung von LEDs hat Rehm zusammen mit Asys ein Linienkonzept entwickelt, dessen Herzstück eine bewegliche Prozesskammer ist.
(Bild: Rehm)

LEDs ermöglichen vielfältige und intelligente Beleuchtungskonzepte. Sehr häufig werden LED-Applikationen auf endlosen flexiblen Substraten hergestellt. Dazu sind allerdings besondere Produktionsdesigns notwendig, wie das Reel-to-Reel-Verfahren (R2R).

Das Ausgangsmaterial befindet sich auf einer Folienrolle, dem Coil, wird abgerollt, in einer kompletten SMD-Produktionslinie bearbeitet und als fertiges Produkt wieder aufgerollt. Somit lassen sich große Stückzahlen kostengünstig verarbeiten. Rehm Thermal Systems entwickelte ein kompaktes Lötsystem bzw. Trocknungssystem. Damit lassen sich bandförmige, flexible Substrate verarbeiten, wie beispielsweise Polyimidfolie, die bei der Herstellung von LEDs oder Wearables zum Einsatz kommen. Eine Besonderheit der Anlage, die zum Patent angemeldet wurde, ist die bewegliche Prozesskammer. Mit ihr ist es möglich, eine kontinuierliche Wärmeübertragung während der Fertigung zu garantieren.

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Eine bewegliche Reflowlöt-Prozesskammer

In Kooperation mit Asys ist das System im SMD-Linienkonzept erhältlich und kann auf die Bedürfnisse der jeweiligen Applikationen abgestimmt werden. Erstmals wurde die komplette R2R-Linie im vergangenen Jahr auf der Productronica in München vorgestellt und sogar mit dem „Productronica Innovation Award“ ausgezeichnet. Anlagen für die R2R-Fertigung werden bisher beim Reflowlöten von elektronischen Baugruppen auf flexiblen Folien eher selten eingesetzt.

Das Hindernis besteht in der Verkettung des Löt- oder Trocknungsprozesses mit den anderen, vorgelagerten Fertigungsschritten. Dazu gehört beispielsweise der Pastendruck und das Bestücken. Da diese Verfahren sequentiell erfolgen und das Band während des Bestück-Prozesses stillsteht, ist das problematisch für den Reflowprozess. Denn dieser benötigt kontinuierliche thermische Bedingungen. Eine nicht komfortable frühere Lösung des Problems war mit aufwendigen Pufferschlaufen gegeben, beispielsweise in Form einer endlosen Schleife. Sie waren vor der Reflow-Lötanlage anzuordnen, um den unterschiedlichen Transportgeschwindigkeiten und Verfahrensschritten gerecht zu werden und den Prozess quasi-kontinuierlich zu halten.

Bewegliche Reflowlöt-Prozesskammer

Die endlosen Substrate sind meist in Images eingeteilt. Das sind gleiche, in Reihe angeordnete Abschnitte. Zwischen den einzelnen Images sind nur einige Millimeter Freiraum (Abstand) vorhanden. Dies erhöht zusätzlich die Schwierigkeit, reproduzierbare Reflowlötprofile für jedes Image abzubilden.

Rehm Thermal Systems und die Asys Gruppe bieten mit der Anlagentechnik und Linienkonfiguration eine Lösung für die R2R-Produktion von Wearables und LEDs. Mit einer beweglichen Reflowlöt-Prozesskammer kann der sequentielle Takt des Bestücksystems an den kontinuierlichen Relow-Wärmebedarf jedes Images angepasst werden. Im ersten Modul wird die aufgerollte Basisfolie abgewickelt, gespannt und anschließend an das Drucksystem übergeben.

Die Anlage ist mit einem Folienspanner und einer Bandführung ausgestattet. Somit kann sichergestellt werden, dass über alle Linienmodule hinweg die Folie einheitlich und in einer definierten Orientierung transportiert wird. Unterschiedliche Rollenmaterialien und Rollenbreiten können eingesetzt und bearbeitet werden. Über eine integrierte Pufferstrecke lässt sich das Folienende komfortabel mit dem Folienanfang zusammenfügen. Dadurch entstehen ein homogener Übergang und eine bestmögliche Materialausnutzung.

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