In einer Elektronikdrucklinie sind die Toleranzen extrem gering – es geht um Mikrometer bei der Ausrichtung der Komponenten sowie um Millijoule bezüglich der Aushärtungsdauer. Schon eine kleine Fehler während der Belichtung kann dazu führen, dass ein Mikroprozessor beschädigt wird. Wenn außerdem die Aushärtungszone zu heiß wird, kann das Substrat verformt werden, bevor man es überhaupt bemerkt. Es geht also nicht nur darum, die Komponenten zu härten – sondern vielmehr darum, dies ohne Schäden am Material zu tun. Entscheidend ist dabei eine präzise Kontrolle der Zeitpunkte der Beleuchtung sowie des Spektrums, das von der UV-Lampe abgegeben wird.
Was eigentlich die Aushärtung bewirkt
Die UV-Aushärtung ist im Grunde eine Form der Photochemie. Die Wellenlänge, die maximale Strahlungsintensität sowie die Energiedichte bestimmen das Ergebnis. Eine Hochdruckmerkurgaslampe gibt ein breites Spektrum ab – doch nur die spezifischen Wellenlängen von 365 nm, 385 nm und 405 nm passen zu den Photoinitiatorien im Tintenmaterial. Der Timer ist somit nicht nur ein Start-/Stopp-Schalter – er misst auch die auf das Substrat wirkende Energiemenge und steuert damit die Energiedichte in mJ/cm². Wenn man die Zeitpunkte richtig einstellt, vermeidet man eine Überbelichtung – dadurch bleibt die Temperatur der Komponenten niedrig. Durch den Einsatz eines dikroischen Reflektors sowie einer ozongefreien Quarzkapsel erhält man ein stabiles Spektrum mit konstanter Leistung während der gesamten Lebensdauer der Lampe.
Warum das für die Elektronikproduktion geeignet ist
Beim Drucken elektronischer Komponenten ist eine schnelle Vernetzung der Materialien ohne thermische Belastung wichtig. Mit dem Timer kann man die Aushärtungszeit so einstellen, dass sie zur Reaktionsfähigkeit der Photoinitiatorien im Tintenmaterial sowie zur Hitzebelastbarkeit des Substrats passt. Wenn man die Belichtung richtig einstellt, ist die Dosis bei jedem Druckvorgang konstant. Dadurch sinkt die Anzahl der fehlerhaften Produkte, die empfindlichen Komponenten bleiben innerhalb der zulässigen Temperaturen, und die Aushärtungstiefe bleibt konstant. Das Ergebnis ist eine höhere Produktivität bei deutlich weniger thermischen Störungen.
Praktische Details
Es ist nicht möglich, das Spektrum der Lampe einfach so anzupassen – man muss die Kompatibilität mit dem Lampengehäuse, dem Anschlusstyp sowie der Stromversorgung des Druckers berücksichtigen. Die Lampe benötigt außerdem einen stabilen Ballast sowie eine gute Luftzirkulation – ohne diese Faktoren verschlechtert sich die Qualität der Aushärtung. Regelmäßige Messungen der Strahlungsintensität und des Spektrums sind daher wichtig, um eine genaue Kontrolle der Dosis zu gewährleisten. Wir haben bereits Geräte gesehen, die über 5.000 Stunden lang ohne mehr als 5% Leistungsverlust funktionierten, sofern sie richtig gewartet wurden.