PCB-Bestückung meistern: 6 wesentliche Schritte für konstante Qualität

Einschichtige, doppelseitige und mehrlagige Leiterplatten sind die drei Haupttypen von PCBs (Printed Circuit Boards). Im Laufe der PCB-Bestückung werden mehrere einzelne Phasen durchlaufen. Alle müssen als Team funktionieren, um einen insgesamt integrierten Prozess zu erzeugen. Jede Phase muss nahtlos in die nächste übergehen, und Feedback nach der finalen Phase ist notwendig, um Qualität zu gewährleisten. So wird jedes Problem schnell erkannt und die notwendigen Anpassungen vorgenommen. Hier ist ein Überblick über den PCB-Bestückungsprozess.

1. Lötpastendruck

Lötpaste muss in den erforderlichen Bereichen aufgetragen werden, bevor Bauteile auf die Platine gesetzt werden. Zu diesen Bereichen gehören Bauteil-Pads, wo die Lötzugabe mittels Lötpastenschablone erfolgt. Lötpaste besteht aus winzigen Lötkügelchen, die mit Flussmittel versetzt sind. Diese Mischung wird an der richtigen Stelle in einer Weise aufgetragen, die typischen Druckprozessen ähnelt.

Durch Bewegen eines Rakels über die Schablone dringt die Lötpaste durch die Schablonenöffnungen und wird auf der PCB-Platine abgelagert. Beachten Sie, dass die Lötablagerungen nur auf den Lötpads zu finden sind. Dies liegt daran, dass die Leiterplattendateien zur Erzeugung der Lötpastenschablone verwendet werden. Daher sind die Schablonenöffnungen immer mit den Lötpads ausgerichtet. Für das beste PCB-Fertigungsergebnis muss die Lötmenge überwacht werden, damit das korrekte Volumen in die resultierenden Verbindungen gelangt.

2. Bestückung (Pick and Place)

In diesem Teil des PCB-Fertigungs- und Bestückungsprozesses durchläuft die Platine einen Prozess, der als Pick-and-Place bekannt ist. Eine Bestückungsmaschine entnimmt die Bauteile aus dem Feeder und platziert sie an der benötigten Position auf der Platine. Die Oberflächenspannung der Lötpaste hilft dabei, alle Bauteile an ihrem rechtmäßigen Platz zu halten, vorausgesetzt, die PCB wird nicht erschüttert. Um Bauteile auf der Platine zu sichern, fügen einige Bestückungsmaschinen während des PCB-Fertigungsprozesses Klebepunkte hinzu. Um Reparaturkomplikationen zu vermeiden, ist abbaubarer Kleber während des Lötprozesses am besten geeignet.

3. Löten

Da die notwendigen Bauteile nun auf der PCB sind, ist es an der Zeit, die Platine durch eine Lötmaschine zu führen. Zwar nicht mehr so üblich, beinhalten einige PCB-Fertigungsprozesse das Durchlaufen der Platine durch Wellenlötmaschinen. Beim Wellenlöten ist das Auftragen von Lötpaste auf die Platine nicht notwendig, da die Maschine ihr eigenes Lot hat. Anstelle von Wellenlöten bevorzugen die meisten PCB-Hersteller die Verwendung eines Reflow-Ofens.

4. Inspektion

Nach Abschluss der Lötphase müssen Leiterplatten inspiziert werden. Bei SMD-Bauteilen (Surface Mount Devices) ist manuelle Inspektion unmöglich, da die Platine viele Bauteile hat. Es würden auch viele Mitarbeiter für manuelle Inspektionen benötigt, was wirtschaftlich nicht sinnvoll wäre. Automatische optische Inspektion (AOI) ist dagegen ein viel besserer Weg. Diese Maschinen verfügen über die Fähigkeit, falsch platzierte Bauteile, schlechte Lötverbindungen und sogar falsche Bauteile zu erkennen.

5. Testen

Elektronische Produkte müssen vor dem Verlassen des Werks getestet werden, und PCBs bilden keine Ausnahme. Tests helfen festzustellen, ob die Leiterplatte ordnungsgemäß funktioniert. Einige der Methoden, die nach der PCB-Fertigung zum Testen von Platinen verwendet werden, sind:

• Schnelle Sichtprüfung, um sicherzustellen, dass alle elektrischen Bauteile an Ort und Stelle sind.
• Analog-Signatur-Analyse: Dies beinhaltet die Verwendung von Wechselstrom über zwei Bereiche der Schaltung und elektrischen Bauteile.
• Funktionsprüfung: Dies hilft zu überprüfen, ob die Leiterplatte das tut, wofür sie bestimmt ist.
• In-Circuit-Test: Dies beinhaltet die Prüfung zahlreicher Parameter wie Frequenz und Spannung.

6. Rückmeldung (Feedback)

Die Überwachung der Ausgaben hilft festzustellen, ob der PCB-Fertigungsprozess gut läuft. Ein guter Weg, dies zu erreichen, ist die Untersuchung aller erkannten Fehler. Die optische Inspektionsphase ist der beste Zeitpunkt dafür, da sie normalerweise nach dem Löten stattfindet. Daher werden Fehler schnell identifiziert und korrigiert, bevor die Massenproduktion von Platinen mit demselben Problem beginnt.

Fazit

Heute gibt es viele Anwendungen für Leiterplatten. Von Fernsehern über Mikrowellen bis hin zu allem dazwischen – PCBs sind in der Elektronikwelt fast überall präsent. Mit den obigen Informationen wissen Sie nun, worum es bei PCB-Fertigung und -Bestückung geht.