Mikrodosieren

In der Leiterplattenindustrie sind wertige Lötverbindungen ein Muss – und damit auch die Wahl des richtigen Materials und eine präzise Prozesskontrolle beim Dosieren. Die eingesetzte Lotlegierung muss den elektrischen, mechanischen und thermischen Anforderungen entsprechen. Ebenso spielt die Qualität der Lötpaste eine Rolle: Eine homogene Konsistenz und gleichmäßige Partikelverteilung sorgen für stabile und reproduzierbare Ergebnisse. Wird nicht die exakte Menge mit höchster Reproduzierbarkeit an der richtigen Position aufgetragen, kann es zu elektrischen Unterbrechungen und Fehlfunktionen von Bauteilen kommen. Nur durch das Zusammenspiel aus geeignetem Material und kontrollierten Prozessparametern beim Mikrodosieren lassen sich dauerhaft stabile und qualitativ hochwertige Lötstellen erzielen. Unsere mini-dis meistert diese Aufgabe höchstpräzise.

Gerade bei kleinen, leistungsfähigen Elektronikkomponenten müssen Hersteller Wärme effizient abführen. Hier kommen Wärmeleitpasten und unsere Lösungen zum Dosieren ins Spiel: Die Pasten verbessern den Wärmetransport zwischen zwei festen Oberflächen, meist zwischen einem elektronischen Bauteil (z. B. Prozessor, Leistungstransistor, LED) und einem Kühlkörper, indem sie den thermischen Widerstand zwischen beiden Komponenten reduzieren. Dank niedrigerer Betriebstemperaturen werden Bauteile weniger stark beansprucht und halten länger. Die Kombinationen aus Trägermatrix und Füllstoffen müssen dazu jedoch präzise aufgetragen werden, oft im Mikroliterbereich. Unsere Lösungen tragen Wärmeleitpasten exakt zwischen Elektronik und Kühlkörpern auf. 

Damit Klebeverbindungen Vibrationen, Feuchtigkeit und großen Temperaturschwankungen standhalten, müssen Hersteller eine exakte und wiederholgenaue Dosierung von Klebstoffen auf Epoxidharz-, Acrylat- oder Silikonbasis sicherstellen – je nach Bedarf mit zusätzlichen Partikeln für die elektrische Leitfähigkeit. Die Mengen müssen dabei kontrolliert an definierten Positionen der Fügepartner aufgetragen werden. Zuviel oder zu wenig Klebstoff beeinträchtig die Qualität der Klebeverbindung und kann zu Fehlfunktionen des Bauteils führen.  Wird Kleber nicht gleichmäßig aufgetragen, können mechanische Spannungen, unzureichende Kontaktflächen oder instabile Verbindungen entstehen, die die Funktion und Haltbarkeit der Baugruppe gefährden. Lösungen zum Bearbeiten von bdtronic umgehen diese Schwachstellen durch kontrollierte Prozesse und gleichmäßigen Auftrag.

Elektronische Bauteile benötigen Schutz vor äußeren Umwelteinflüssen wie Temperatur, Feuchtigkeit oder Staub, um optimal zu funktionieren. Verfahren wie CPIG (Cured In Place Gasket) oder FIPG (Formed In Place Gasket) schaffen die nötigen Dichtungen. Sie ersetzen klassische Feststoffdichtungen (z. B. O-Ringe oder Flachdichtungen) und werden mittels Mikrodosierung direkt auf die Dichtflächen aufgebracht. Beim CPIG werden Flüssigdichtungen auf ein Gehäuse aufgetragen und anschließend der Deckel gefügt. Dieses Verfahren bildet eine lösliche Verbindung und erlaubt ein Öffnen des Deckels, um Bauteile zu reparieren. Beim FIPG handelt es sich um eine unlösbare Verbindung, die sowohl an Gehäuse sowie Deckel haftet.  Für feste Dichtungen nach CPIG- oder FIPG-Verfahren müssen Hersteller für eine präzise Mikrodosierung und Applikation sorgen. Die Auftragssysteme müssen in der Lage sein, die Dichtmasse in exakt definierter Menge, Breite und Position aufzutragen, auch bei komplexen Geometrien und hohen Wiederholraten.

Beim Optical Bonding wird der Spalt zwischen Display und Schutzscheibe durch Mikrodosierung mit einem transparenten Silikon verfüllt. Besonders das Flüssigverfahren füllt selbst feinste Zwischenräume aus und gewährleistet eine vollständige, blasenfreie Füllung selbst bei unebenen Flächen. Dies verbessert die optischen Eigenschaften des Displays: Lichtreflexionen werden reduziert, die Lesbarkeit nimm zu. Vom Flüssigverfahren profitiert auch die Stabilität des Displays, da es bruchsicher bleibt und Feuchtigkeit und Staub nicht eindringen. Diese Anwendung kommt vorwiegend bei Geräten im Outdoorbereich sowie Handys, Smartphones und Tablets zum Einsatz. Neben dem Auftragen des Silikons muss auch das Positionieren der Schutzscheibe exakt erfolgen, um das Silikon gleichmäßig zu verteilen. Die Kapillarwirkung unterstützt die vollständige Verfüllung auch bei dünnen Spalten. Eine Mikrodosierung mit Technologie von bdtronic wird auch dieser anspruchsvollen Aufgabe gerecht.

Beim Dam & Fill geht es darum, partielle Bereiche eines Bauteils gegenüber Umwelteinflüssen zu schützen. Insbesondere bei Chips, Drahtbondverbindungen, Mikroelektronik-Modulen, aber auch bei optoelektronischen Bauteilen, die einen selektiven Verguss benötigen, hat sich das Verfahren bewährt. Hierzu wird zunächst per Mikrodosierung ein geschlossener Damm in Form einer Raupe um den zu schützenden Bereich aufgetragen. Im Anschluss füllt das Verfahren den inneren Bereich mit einer Vergussmaße auf. Dies gewährleistet einen optimalen Schutz der elektronischen Komponenten. Dam & Fill schafft darüber hinaus glatte Oberflächen, die nachfolgende Prozessschritte (z. B. die Gehäusemontage) erleichtern. Besonders wichtig: Das Füllmaterial muss den abgesteckten Bereich gleichmäßig und blasenfrei ausfüllen; ein kontrolliertes Bearbeiten ist deshalb unerlässlich. Dam & Fill setzte ebenfalls hohe Präzision bei Linienbreite und Volumen voraus – und damit zuverlässige Systeme wie die Lösungen von bdtronic.

Das Glob Top-Verfahren kommt in der Regel in der Leiterplatten- und Chip-Industrie zum Einsatz, um bestimmte Komponenten gegen Umwelteinflüsse und Korrosion zu schützen. Seinen Namen verdankt das Verfahren den kuppelförmigen Abdeckungen (engl. „glob“) aus Vergussmasse über Chip und Bonddrähten. Glob Top schützt empfindliche Strukturen selektiv und kommt oft in Elektroniklösungen wie Chip-on-Board-Technologien (CoB), LED-Packaging, Sensoren und Smartcards zum Einsatz. Dabei setzen Hersteller auf eine exakte Mikrodosierung, um nur ausgewählte Komponenten mit Vergussmasse zu versehen. Zu wenig Harz bedeckt Chip und Bonddrähte nicht vollständig; zu viel kann auf benachbarte Leiterbahnen überlaufen und deren Funktion beeinträchtigen. Der Dispenser muss deshalb präzise arbeiten, damit das Harz genau auf dem Chip und über den Bondstellen landet.

Auch dieses Verfahren kommt in der Leiterplatten- und Chipindustrie zum Einsatz, um Komponenten mechanisch zu stabilisieren. Dabei wird um den Chip ein spezieller Klebstoff mit einem hohem kapillarem Fließverhalten aufgetragen. Zwischen den eng beieinanderliegenden Lötbällen und der Leiterplattenoberfläche entstehen sehr kleine Spalte, durch die das niedrigviskose Underfill-Material durch Kapillarwirkung selbstständig einzieht. Das verwendete Harz wird dadurch eng an die Oberflächen gezogen, bindet den Chip fest an das Substrat und sichert eine optimale Lastübertragung zwischen beiden Bauteilen. Auch hier ist eine exakte Mikrodosierung notwendig, um nicht zu viel oder zu wenig aufzutragen. Der Prozess lässt sich gut automatisieren. Systeme von bdtronic eignen sich ideal, um Parameter wie Spaltmaß, Viskosität und Temperatur zu kontrollieren.

Der Schutz elektronischer Komponenten vor Umwelteinflüssen ist enorm wichtig, um deren Funktionalität zu gewährleisten. Anders als bei Dam & Fill oder Glob Top werden diese beim Verguss mit Polyurethanen, Epoxidharzen oder Silikonen komplett gekapselt, um sie vor Feuchtigkeit, Temperaturschwankungen, Staub, Lösemitteln, Salzen oder Ölen zu schützen. Bereiche, die keinen Verguss benötigen, werden maskiert. Folglich stehen auch hier eine präzise Mikrodosierung und ein gleichmäßiger Auftrag im Vordergrund: Das flüssige Vergussmaterial wird durch Dispenser oder im Gießverfahren aufgebracht – oft unter Vakuum, um Lufteinschlüsse (Voids) beim Bearbeiten zu vermeiden.

Das Einkleben von Edelstahlnadeln in Spritzen erfordert einen technologischen Balanceakt– geht es doch darum, medizinisch sicher und mechanisch zuverlässig vorzugehen. Die Materialien könnten unterschiedlicher kaum sein: Edelstahl ist schwer benetzbar. Kunststoffe wiederum können eine geringe Oberflächenenergie haben und zu Haftproblemen führen. Umso stärker kommt es auf hohe Genauigkeit und Präzision beim Mikrodosieren an: Zu wenig Kleber bedeutet unzureichende Festigkeit, zu viel kann Verunreinigungen im Innenraum begünstigen. Zudem muss die Nadel zentrisch und in korrekter Tiefe fixiert werden – mit einem reproduzierbaren Klebstoffauftrag in sehr kleinen Mengen. Dispenser zum Mikrodosieren von bdtronic schaffen Abhilfe: Sie bringen den Klebstoff exakt und in der richtigen Menge zwischen Nadel und Spritze ein und erreichen perfekte Festigkeit. 

Das Einkleben von Magneten in Elektromotoren dient dazu, Geräusche durch Vibrationen zu vermeiden. Auch fertigungsbedingte Toleranzen lassen sich so ausgleichen. Mechanische Fixierungsmethoden wie Pressen, Schrauben oder Klammern erzielen nicht immer den gewünschten Effekt. Allerdings bringen die Magnete Herausforderungen mit sich: Da diese oft eine Beschichtung gegen Korrosion aufweisen, schränken sie die Klebstoffauswahl ein. Bei Motoren entscheidet die präzise Lage der Magnete zudem über Funktion und Effizienz. Weil viele Magnete in Serie fixiert werden (z. B. Statoren), muss der Klebstoffauftrag reproduzierbar erfolgen. An einer exakten, automatisierten Positionierung der Magnete führt demnach kein Weg vorbei. Ein Klebstoffauftrag per Mikrodosierung bietet eine bewährte Option, um diesen Ansprüchen gerecht zu werden.