Leiterplattenbestückung – So werden Sie professioneller

Leiterplatten sind die treibende Kraft hinter einer breiten Palette von Elektronik. Sie finden sie in einfachen Rechnern und fortschrittlichen Militär- und Satellitensystemen. Wissen Sie jedoch, wie man eine Leiterplatte zusammenbaut? Kennen Sie die Prozessschritte? Es besteht kein Grund zur Sorge, wenn Sie dies nicht tun! Wir haben diesen ausführlichen Leitfaden zur Stückliste (BOM) einer PCB erstellt, die an Bord eingebaut werden soll. PCB Assembly, um alles zu erfahren, was Sie über den Prozess wissen müssen. Dann können Sie Ihr PCB zusammenbauen und Ihrem Projekt Leben einhauchen.

In diesem Leitfaden werden der PCB-Montageprozess und die verschiedenen verwendeten Technologien erläutert.

Die Leiterplattenmontage

Bei der Leiterplattenmontage werden elektronische Komponenten montiert oder platziert, die der Platine ihre Funktionalität verleihen. Manuelle und automatische Techniken können die elektronischen Komponenten montieren, und dann werden sie an Ort und Stelle gelötet.

Eine PCBA- oder Leiterplattenbaugruppe. Es wäre hilfreich, wenn Sie es nicht mit der Herstellung von Leiterplatten (PCB) verwechseln würden, bei der Prototypen hergestellt und erstellt werden. Deckt die Installation elektronischer Komponenten während des Montageprozesses ab. Die Leiterplattenbaugruppe) ist die Platine, die präsentiert wird, nachdem alle Teile und Teile gelötet und ordnungsgemäß installiert wurden.

Zur Bestückung einer Leiterplatte können verschiedene Technologien verwendet werden, darunter SMT- und THT-Prozesse. Wir werden sie im Detail in Kapitel 4 untersuchen, aber jetzt werfen wir einen Blick auf ein PCB-Design.

Design und Herstellung von gedruckten Schaltungen

Mithilfe von Schaltplänen können Sie eine CAD-Lösung (Computer-Aided Design) zum Entwerfen von Leiterplatten verwenden. Je nach Design werden die Design-Dateien oder Gerber-Dateien dann an den Hersteller übergeben, der die Leiterplatte produziert oder bestückt.

Das grundlegende Design von PCBs umfasst-

Substrat: Das Basismaterial einer Leiterplatte wird als Substrat bezeichnet. Dies macht das Board steif und langlebig.

Kupfer: Jede Funktionsseite der Leiterplatte ist mit einer dünnen leitfähigen Kupferschicht versehen. Die Anzahl der Seiten erfordert eine Kupferschicht, je nachdem, ob die Platine einseitig oder doppelseitig ist.

Lötstoppmaske: Die grün gefärbte Substanz auf Leiterplatten ist auf das Auftragen des Lötstopplacks zurückzuführen. Es isoliert die Kupferbahnen, sodass sie nicht mit leitfähigen Komponenten in Kontakt kommen.

Siebdruck: Verwenden Sie einen weißen Bildschirm als letzte Schicht der Leiterplatte. Es enthält die Bezeichnungen verschiedener Komponenten in Symbolen und Zeichen.

Es gibt auch drei Arten von PCBs:

• Starre Leiterplatte aus Vollmaterial wie Glasfaser
• Flexible Leiterplatte aus biegbaren Materialien wie Kapton
• Metalcore-Leiterplatte aus Metallkern

Im nächsten Kapitel wird der Prozess der Leiterplattenbestückung behandelt.

Montageprozess für Leiterplatten

3.1 Erforderliche Tools

Sie benötigen eine minimale Anzahl von Werkzeugen, wenn Sie Ihre Leiterplatte manuell löten möchten. Zu den zu arrangierenden Dingen gehören:

• Lötkolben oder Lötstation
• Lötflussmittel
• Zange
• Drahtschneider
• Schraubendreher
• Volt/OHM-Meter

3.2 Leiterplattenbestückung —Lötgeräte

Für die manuelle Leiterplattenbestückung können Sie aus einem breiten Sortiment an Lötgeräten wählen. Die einfachsten werden direkt in die Steckdose gesteckt und haben nicht viele Optionen zur Temperaturregelung. Sie sollten einen 15- bis 30-Watt-Lötkolben für Ihre Leiterplattenbestückung auswählen.

Die thermostatisch geregelten Lötkolben können geeignet sein, da sie mit Optionen zur Temperaturregelung ausgestattet sind. Einige haben Regler zur Temperaturregelung, während andere eine magnetisierte Spitze mit einer bestimmten Temperatur verwenden.

Es wäre hilfreich, wenn Sie einen Lötkolben mit austauschbaren Spitzen in verschiedenen Größen wählen würden. Die Boni beginnen zu magnetisieren, wenn Sie den Stromfluss erhöhen, wodurch die Temperatur steigt. Wenn der Magnetismus nachlässt, nimmt auch die Wärme ab.

Möglicherweise benötigen Sie auch eine Heißluftlötstation, die Heißluft zum Schmelzen des Lötmittels verwendet.

3.3 Lotarten

Auf dem Markt finden Sie verschiedene Arten von Lötzinn, die Sie je nach Zweck und Anwendung Ihres Projekts auswählen können. Es gibt drei Arten von Lötzinn, die für die Elektronik verwendet werden-

• Lötmittel aus Bleilegierung
• Bleifreies Lot
• Silberlegierungslot

Bleilegierungslot

Lote bestehen aus einer Kombination von Blei und Zinn und können auch Spuren anderer Metalle enthalten. Es ist dafür verantwortlich, dem Lot eine niedrigere Schmelztemperatur zu verleihen, was von Bedeutung ist, da die meisten elektronischen Geräte hitzeempfindlich sind.

Bleilegierungslote werden durch das Verhältnis des Gewichts von Zinn gefolgt vom Gewicht von Blei definiert. Zum Beispiel könnte es ein Gleichgewicht von 60:40 oder 63:37 haben – die erste Zahl stellt die Behältermenge dar, während die zweite sich auf die Bleimenge bezieht.

Sie können beide Lotarten für typische elektronische Anwendungen verwenden. Die 63:37-Legierung kann effektiv in einen flüssigen Zustand übergehen und hilft, kalte Lötstellen zu vermeiden.

Legierungen auf Bleibasis werden standardmäßig in der Elektronikindustrie verwendet, können jedoch gesundheitliche Folgen haben.

Bleifreie Legierungen

Möglicherweise finden Sie bleifreie Legierungen wie 96,5:3:0,5, die 96,5 % Zinn, 3 % Silber und 0,5 % Kupfer enthält. Bleifreie Legierungen sind teurer als Legierungen auf Bleibasis und haben eine höhere Schmelztemperatur.

Bleifreie Legierungen erzeugen stärkere Lötverbindungen, obwohl sie spröde sein können.

Silberlegierungslot

Lote können Blei enthalten oder nicht. Silber wurde zuerst in Loten verwendet, um robustere und haltbarere Lötverbindungen zu schaffen. Lote aus Silberlegierungen sind tendenziell teurer als bleibasierte und bleifreie Legierungen.

3.4 Leiterplattenbestückung —Richtige Löttechnik

PCB-Montageprozess. Bei der Leiterplattenbestückung müssen Sie mehrfach auf Lötverfahren zurückgreifen. Es wäre hilfreich, wenn Sie die richtigen Löttechniken verwenden, um Endprodukte von höchster Qualität zu erhalten. Hier erklären wir Ihnen, wie Sie geeignete Löttechniken während der Stückliste (BOM) einer Leiterplatte anwenden können, um sie an Bord zu bestücken.

Der richtige Weg zum Löten besteht darin, die zu lötenden Oberflächen über den Schmelzpunkt des Lötmittels hinaus zu erhitzen. Es ermöglicht dem Lot, frei über die Oberflächen zu fließen. Es wäre hilfreich, wenn Sie auch die Menge des Lötzinns kontrollieren und darauf achten, nicht zu viel zu verwenden.

Sie müssen auch sicherstellen, dass die Oberfläche ausreichend erhitzt wird, um kalte Lötstellen zu vermeiden. Es passiert, wenn Sie der Oberfläche zu wenig Wärme zuführen und sich das Lot nicht frei bewegen kann.

Der restliche Lötprozess wird automatisch von Maschinen durchgeführt. Beim Reflow-Löten wird eine Reihe von Heizungen und Kaltheizungen verwendet, um das Lot zu schmelzen und zu verfestigen und es fest zu machen.

Achten Sie darauf, dass die Temperaturen in der Reflow-Lötmaschine richtig eingestellt sind. Es muss auf 250 Grad Celsius erhitzt werden, um das Lot zu schmelzen.

Bei THT-Bauteilen kann die Handlöttechnik erforderlich sein. Sie müssen die Teile von Hand platzieren und dann das zusätzliche Kabel oder den Draht auf der anderen Seite der Platine anlöten. Es muss sorgfältig vorgegangen werden, damit das Löt- oder Flussmittel die verschiedenen Komponenten nicht berührt und nur an der richtigen Stelle.

Es kann komplex oder herausfordernd sein, Leiterplatten zu löten, wenn Sie völlig neu im Job sind. Es wäre hilfreich, wenn Sie zuerst an einigen kleinen Projekten üben und sich dann im PCB-Löten versuchen, nachdem Sie erfahren sind. Es wäre hilfreich, wenn Sie auch darauf achten, den Dampf oder Rauch, der vom Flussmittel im Lot kommt, nicht einzuatmen.

Jetzt sehen wir uns die Unterschiede zwischen den Prozessen an, die zur Bestückung von Leiterplatten verwendet werden.

Unterschiede im Bestückungsprozess von Leiterplatten

Sie können verschiedene Technologien verwenden, um die elektronischen Komponenten auf einer Leiterplatte zu montieren. Die Hauptmethoden umfassen Thru-Hole Technology (THT), Surface Mount Technology (SMT) und Mixed Technology.

Wir werden die Hauptunterschiede und den Prozess von SMT besprechen). Dadurch kann eine Bestückungsmaschine die Komponenten problemlos auf der Leiterplatte (Leiterplattenbestückung für jede Methode) aufnehmen und platzieren.

Thr ough-hole technology (THT)

Die THT-Methode der Leiterplattenmontage wird für elektronische Komponenten verwendet, die mit einem Draht oder einer Leitung geliefert werden. Die Platine wird mit Löchern gebohrt, um die Teile zu passen. Der Aufpreis, der durch die Löcher geht, wird auf die gegenüberliegende Seite der Platine gelötet.

THT wird für bedeutende Komponenten wie Spulen und Kondensatoren verwendet. Es wird auch für andere plattierte Durchgangsloch- oder PTH-Teile verwendet, die durch das plattierte Durchgangsloch der Leiterplatte gehen. Verschiedene PCB-Komponenten verwenden die Löcher auf der Platine, um Signale von einer Seite auf die andere Seite der Platine zu übertragen. Aus diesem Grund können Sie sich nicht auf Lötpaste verlassen, die durch die Löcher geht.

PCB-Montage–Montageprozess

Bei der THT-Bestückung werden sowohl manuelle als auch automatische Prozesse verwendet, um die Komponenten auf der Leiterplatte zu platzieren. Gehen Sie wie folgt vor –

1. Leiterplattenbestückung – Platzieren von Komponenten

Elektrotechniker platzieren die Bauteile manuell nach Vorgabe auf der Leiterplatte. Es muss schnell und genau unter vollständiger Einhaltung der Betriebsstandards oder Vorschriften des THT-Montageprozesses für eine ordnungsgemäße Funktion erfolgen.

So ist es beispielsweise wichtig, die Ausrichtung und Polarität von elektronischen Bauteilen festzulegen, damit Bedienelemente diese nicht beeinflussen.

2. Leiterplattenbestückung —Untersuchung und Korrektur

Sie müssen überprüfen, ob alle elektronischen Komponenten auf der Leiterplatte genau platziert wurden. Dies kann automatisch mit Hilfe eines Transportrahmens erfolgen. Die Ingenieure können Fehler schnell beheben, wenn Sie sie finden.

3. Wellenlöten

Diese elektronischen Bauteile müssen in diesem Schritt auf die Platine gelötet werden. Sie können es manuell tun, aber ein weitaus effizienteres und automatisiertes Verfahren namens Wellenlöten kann verwendet werden.

Die Leiterplatte wird auf ein Förderband gelegt, das sie in einen speziellen Ofen befördert, der geschmolzenes Lot bei hohen Temperaturen enthält. Das Lot wird auf die Unterseite der Platine aufgetragen, die alle Pins auf einmal bedeckt.

Die elektronischen Bauteile werden mit allen Blei- oder Drahtverbindungen auf der Platine befestigt.

Surface-Mount-Technologie (SMT)

WellPCB, wir haben Fachleute und Experten, die über die richtigen Fähigkeiten verfügen, um Ihre PCB-Anforderungen zum Leben zu erwecken. Wir bieten PCB-Fertigung PCB-Montage (SMT ermöglicht es Ihnen, den Produktionsprozess zu beschleunigen, aber es besteht ein erhöhtes Fehlerrisiko. SMT ist das automatische Platzieren oder Montieren elektronischer Komponenten auf einer Leiterplatte. Aus diesem Grund verwendet das Verfahren auch die Fehlererkennung für Funktionale Produkte erstellen. 

Die mit SMT montierten elektrischen Komponenten sind kleiner als PTH-Komponenten und können Anschlüsse haben oder nicht. Sie werden manchmal mit Stiften, flachen Kontakten oder Anschlüssen an ihrem Körper geliefert.

Montageprozess

1. Leiterplattenbestückung —Lötmittel auftragen

Sie müssen einen Lotpastendrucker verwenden, um Lot auf die Leiterplatte aufzutragen. Ein Lötsieb oder eine Schablone wird verwendet, um sicherzustellen, dass das Lot an gültigen Stellen, an denen elektronische Komponenten platziert werden, richtig aufgetragen wird.

Ein effizienter Lötpastendruckprozess ist von entscheidender Bedeutung, da er sich direkt auf die Lötqualität auswirkt. Ein Lotinspektor wird verwendet, um Qualitätsmängel beim Lotpastendruck zu finden. Wenn Fehler vor Ort sind, wird das Lot für einen zweiten Druck abgewaschen.

Bei geringfügigen Mängeln kann eine Nachbesserung ausreichend sein.

2. Komponenten platzieren

Eine Bestückungsmaschine wird verwendet, um die elektronischen Komponenten nach dem Lötdruck zu montieren. Die Engine montiert den IC oder die Komponenten automatisch über Komponentenspulen. Die Komponentenspulen sind dafür verantwortlich, die Details der Maschine zuzuführen, die dann auf der Leiterplatte befestigt werden.

3. Leiterplattenbestückung —Reflow-Löten

Dieser Schritt verwendet einen speziellen Ofen, um die Lötpaste zu härten, um die Komponenten der Platine fest zu befestigen. Die Leiterplatte wird in einer Reihe von Heizelementen transportiert, die die Temperatur der Platine auf 250 Grad Celsius erhöhen. Durch die hohe Temperatur schmilzt das Lot auf der Platine.

Als nächstes bewegt sich die Leiterplatte durch eine Reihe von noch besseren Heizelementen, die die Temperatur senken und dem Lot beim Aushärten helfen. Das hält alle elektronischen Komponenten fest auf der Leiterplatte.

PCB-Montage – gemischte Technologie

Elektronische Produkte haben an Komplexität zugenommen und erfordern heutzutage unterschiedliche elektronische Komponenten auf Leiterplatten. Sie finden die Verwendung von THT- und SMT-Technologien in einer einzigen Leiterplatte, die sowohl oberflächenmontierte als auch durchkontaktierte Details enthält.

Mischtechnologie wird in den folgenden Fällen verwendet-

Einseitige gemischte Montage

Bei der einseitigen Mischbestückung wird zunächst der übliche Lotpastendruckprozess durchgeführt. Dann werden die oberflächenmontierten Komponenten platziert, gefolgt von Reflow-Löten.

Anschließend müssen Sie die THT-Bauteile platzieren und Wellenlöten durchführen. Bei wenigen THT-Bauteilen können Sie auch auf Handlöten zurückgreifen.

Eine Seite THT und eine Seite SMT

Zuerst müssen Sie die Oberflächenmontagekleber auftragen und dann die SMT-Komponenten montieren. Dann müssen Sie sie zum Erstarren in den Ofen stellen und anschließend wenden.

Dann müssen Sie die THT-Bauteile montieren und Wellenlöten durchführen. Dieser Montageprozess erfordert aufgrund der Verwendung einer erhöhten Menge an Klebstoffen hohe Kosten.

Doppelseitige gemischte Montage

Es ist ein komplizierter und langwieriger Prozess, bei dem SMT-Komponenten nach dem Lotpastendruck platziert werden. Dann müssen Sie Klebstoffe verwenden, um die SMT-Komponenten auf der anderen Seite zu platzieren, gefolgt von der Verfestigung.

Als nächstes werden die THT-Bauteile montiert und mit Wellenlöten abgeschlossen. Sie können den Prozess auch ohne Verwendung von Klebstoffen durchführen, müssen jedoch dreimal erhitzen, was zu einer verringerten Effizienz führt.

Im folgenden Kapitel wird festgelegt, wie eine Leiterplatte getestet wird, um ihre Funktionalität und Qualität sicherzustellen.

Testen von Leiterplattenbaugruppen

Sie müssen verschiedene Tests durchführen, um die Funktionalität Ihrer PC-Baugruppe zu ermitteln. Es beginnt mit dem DFM-Check, bei dem die Designspezifikationen einer Leiterplatte auf fehlende oder problematische Merkmale überprüft werden.

Nach dem Bestücken und Verlöten der oberflächenmontierten Bauelemente erfolgt die nächste Funktionsprüfung. Das Board wird auf seine Verbindungen und Kurzschlüsse getestet, die auftreten können, wenn unangemessene Links aufgetreten sind.

Überprüfen Sie die Leiterplatte nach dem Reflow-Prozess manuell. Dies kann bei einer kleinen Charge von Leiterplatten hilfreich sein, ist jedoch für die Massenproduktion nicht machbar. Eine automatische optische Inspektionsmaschine wird auch verwendet, um die Leiterplatten mit fortschrittlichen Kameras zu testen.

Das Gerät kann minderwertiges Lot erkennen, indem es die Art und Weise analysiert, wie es Licht reflektiert.

Eine der weniger konventionellen Methoden, die für hochkomplexe oder mehrschichtige Leiterplatten verwendet werden, ist die Röntgeninspektion. Das Röntgenbild zeigt alle Schichten und kann helfen, versteckte Probleme mit bloßem Auge zu finden.

Nach Abschluss des Montageprozesses erfolgt eine Endkontrolle und Funktionsprüfung. Durch den Versuch können Sie verschiedene Aspekte erfahren, wie z. B. Signalausgang, Strom und Spannung. Sie können die elektrischen Eigenschaften der Leiterplatte durch simulierte Signale bestimmen.

Leiterplattenbestückung – Fazit

Dadurch wird es für eine Bestückungsmaschine einfacher, die Komponenten auf der Leiterplatte aufzunehmen und zu platzieren (die Leiterplattenbestückung kann je nach Anzahl der verwendeten elektronischen Komponenten und deren Typen ein komplizierter oder einfacher Prozess sein. Der beste Weg Eine Leiterplatte zusammenzubauen bedeutet, sich auf die Einhaltung aller Spezifikationen und Standards zu spezialisieren.

Sie können uns für die Leiterplattenbestückung und hochwertige Endprodukte kontaktieren, die die Funktionstests schnell bestehen. Wir stellen sicher, dass die Leiterplatten gemäß Ihrem Design und Ihren Anweisungen bestückt werden, um die besten Ergebnisse zu erzielen.